Oxidation of Fe(II) in North Atlantic Ocean in the presence of organic compounds

Abstract

La cinética de oxidación de Fe(II) se estudió en el área del volcán submarino Tagoro, El Hierro y en el Océano Atlántico Norte Subártico. En el área del volcán submarino Tagoro, las emisiones de Fe(II) fueron intermitentes e inversamente correlacionadas con los valores de pH. Las velocidades de oxidación de Fe(II) fueron más altas que las esperadas en aguas oligotróficas. Estas velocidades pueden explicarse por el efecto de las concentraciones de nutrientes de las muestras de agua de mar, en particular los silicatos. Los estudios de la cinética de oxidación de Fe(II) en condiciones naturales llevadas a cabo en el Atlántico Subártico y en el Mar de Labrador muestran que la temperatura, el pH y la salinidad fueron las variables maestras que controlaron la cinética de oxidación de Fe(II). Sin embargo, las fuentes y las características de la materia orgánica presente son factores importantes que influyen en la oxidación de Fe(II), mostrando efectos tanto positivos como negativos sobre la velocidad de oxidación del Fe(II). La velocidad de oxidación de Fe(II) está afectada por la distribución espacial de las muestras debido a las características químicas de cada masa de agua muestreada. Las velocidades de oxidación de Fe(II) son más rápidas en muestras superficiales, a profundidad del máximo de clorofila y en aguas costeras que en aguas profundas, relacionado con el estado de remineralización de la materia orgánica. En esta tesis doctoral, se obtuvo una ecuación general para la velocidad de oxidación que permite calcular la velocidad de oxidación del Fe(II) teniendo en cuenta los efectos de la temperatura, el pH y la salinidad en condiciones naturales para el Atlántico Subártico y el Mar de Labrador. Se aplicó un nuevo enfoque a la cinética de oxidación de Fe(II) en el mar de Labrador, lo que permitió determinar la contribución promedio de la materia orgánica sobre el efecto inorgánico.

The Fe(II) oxidation kinetics has been studied in seawater of the North Atlantic Ocean. The spatial distribution of the samples affected the oxidation rate of Fe(II) due to the chemical characteristics of each water mass sampled. Faster Fe(II) oxidation rates were observed within the chlorophyll maximum, in surface and coastal samples than in deep waters related with the remineralization state of the organic matter. In the volcanic area of the Tagoro submarine volcano, the emissions of Fe(II) was intermittent and inversely correlated with pH values. The Fe(II) oxidation rate constants in the different conditions were higher than those expected in oligotrophic seawater. These rates can be explained by the effect of the nutrient concentrations of the seawater samples, in particular silicates. The studies of Fe(II) oxidation kinetics in natural conditions carried out in the Subarctic North Atlantic and in the Labrador Sea show that temperature, pH and salinity were the master variables controlling the Fe(II) oxidation kinetics. However the sources and characteristics of the organic matter present were important factors influencing the oxidation of Fe(II), displaying both positive and negative effects on the Fe(II) oxidation rate. In this PhD Thesis, a general equation for the oxidation rate was obtained which allows computation of Fe(II) oxidation rate taking into account the effects of temperature, pH and salinity under natural conditions for the Subarctic North Atlantic and Labrador Sea. A novel approach was applied to the oxidation kinetics of Fe(II) in the Labrador Sea, which allowed to determine the average contribution of the organic matter over the inorganic effect.