Contribution of resuspended sedimentary particles to dissolved iron and manganese in the ocean : an experimental study

Autor: Nicolas Gayet, Eric Viollier, Ewan Pelleter, Hélène Planquette, Marie Cheize, Eva Bucciarelli, Robert M. Sherrell, Sandrine Cheron, Jessica N. Fitzsimmons, M. Le Goff, C. Liorzou, Christophe Lambert, Géraldine Sarthou
Přispěvatelé: Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Unité de recherche Géosciences Marines (Ifremer) (GM), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Rutgers University [Newark], Rutgers University System (Rutgers), Department of Oceanography [College Station], Texas A&M University [College Station], Laboratoire Géosciences Océan (LGO), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER Centre de Bretagne), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Laboratoire Environnement Profond (LEP), ANR-12-PDOC-0025,BITMAP,Biodisponibilité du fer et des métaux traces dans les particules marines(2012), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Brest (UBO)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Brest, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-IPG PARIS-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS), Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Cycles Géochimiques et ressources (LCG), Géosciences Marines (GM), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP (UMR_7154)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Etudes des Ecosystèmes Profonds (EEP)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2019
Předmět:
Biogeochemical cycle
010504 meteorology & atmospheric sciences
Geotraces
Iron
Biogenic silica
010502 geochemistry & geophysics
01 natural sciences
Kerguelen
Water column
Geochemistry and Petrology
Phytoplankton
[SDU.STU.VO]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Volcanology
14. Life underwater
Southern Ocean
ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
[SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography
0105 earth and related environmental sciences
[SDU.STU.TE]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Tectonics
[SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean
Atmosphere
Manganese
Suspended particle dissolution
ACL
Sediment
Geology
Particulates
13. Climate action
Environmental chemistry
Seawater
[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
[SDU.STU.PG]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Paleontology
Zdroj: Chemical Geology
Chemical Geology, Elsevier, 2019, 511, pp.389-415. ⟨10.1016/j.chemgeo.2018.10.003⟩
Chemical Geology, Elsevier, 2018, 511, pp.389-415. ⟨10.1016/j.chemgeo.2018.10.003⟩
Chemical Geology, 2019, 511, pp.389-415. ⟨10.1016/j.chemgeo.2018.10.003⟩
Chemical Geology (0009-2541) (Elsevier BV), 2019-04, Vol. 511, P. 389-415
ISSN: 0009-2541
Popis: A number of trace metals play essential roles in marine ecosystem structure and biological productivity. Until recently, it has been argued that phytoplankton access primarily dissolved iron, while particulate iron was considered a refractory material with little use biologically and limited interaction with the dissolved pool. In order to assess the transfer mechanisms between sediment-sourced particulate trace metals and the dissolved pool, we conducted a 14-month incubation that reacted resuspended sediments with natural seawater, both originating from the Kerguelen area (KEOPS cruises; Southern Ocean), in the dark, and at concentrations replicating natural conditions. Three types of sediments were investigated (named BioSi, BioSi + Ca, and Basalt), mostly composed of (i) biogenic silica (bSiO2), (ii) bSiO2 and calcite, and (iii) basaltic fragments, respectively. The release of dissolved silicon (dSi), iron (dFe) and manganese (dMn) was monitored regularly throughout the incubation, as well as living bacteria density and Fe organic ligands. Depending on the origin and composition of the sediment, unique dFe and dMn fluxes were observed, including a strong decoupling between dFe and dMn. The basaltic sediment released up to 1.09 ± 0.04 nmol L−1 of dFe and 0.28 ± 0.09 nmol L−1 of dMn, while the biogenic sediments released a higher 3.91 ± 0.04 nmol L−1 and 8.03 ± 0.42 nmol L−1 of dFe and dMn, respectively. Several factors influencing the release and removal of dFe and dMn were discernable at the temporal sampling resolution of the incubation, including the structural composition of the sediment, bacterial abundance, and the formation of manganese oxides. The regular sampling over short timescales and the extended sampling over one year proved to be critical to constrain the processes and exchanges that govern the contribution of the particulate to the dissolved pools. Overall, this incubation provides a strong basis for reassessing the role of resuspended sedimentary particles in the marine biogeochemical cycles of Fe and Mn. Indeed, we show that biogenic silica, calcite-rich and basaltic particles can contribute substantial dissolved Fe and Mn to the overlying water column. In the future, the global extent of this previously overlooked external metal source should be quantified through further process studies and biogeochemical models. This article is part of a special issue entitled: “Cycles of trace elements and isotopes in the ocean – GEOTRACES and beyond” - edited by Tim M. Conway, Tristan Horner, Yves Plancherel, and Aridane G. Gonzalez.
Databáze: OpenAIRE
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