Verbundprojekt: SO289 – S Pacific GEOTRACES; Biogeochemie von Spurenmetallen und deren Isotopen im Südpazifik; Vorhaben II: Konzentration und Speziierung von gelösten Spurenmetallen im Südpazifik

Abstract

Im Rahmen dieses Projektes wurden auf Basis der Forschungsfahrt SO289 die Quellen und Prozesse verschiedener Gruppen von Spurenmetallen im südlichen Pazifik untersucht: konservative Elemente (Uran (U), Rubidium (Rb), Molybdän (Mo)), sogenannte High-Field-Strength-Elemente (Zirkon (Zr), Hafnium (Hf), Niob (Nb), Wolfram (W)), Kupfer (Cu) und Cu-bindende organische Moleküle (Liganden), und Redox-Spezies von Chrom (Cr) und Vanadium (V). Für das komplexe Auftriebsgebiet vor der chilenischen Küste konnten wir zeigen, dass U an den küstennahen Stationen durch leichte Abweichung vom konservativen Verhalten vermutlich durch Reduktion in der Sauerstoffminimumzone ein verändertes chemisches Verhalten zeigt. Für die Bestimmung der HFSE konnte eine Vorkonzentrierungsmethode etabliert werden, welche reproduzierbar hohe Wiederfindungen zeigt. Erste Tiefenprofile aus dem Südpazifik zeigen geringere Konzentrationen in der Oberfläche und einen leichten Anstieg der Konzentration mit der Tiefe für Zr, Nb und Hf und ein weitgehend konservatives Profil für W. Eine erfolgreiche Methodenoptimierung für V-Redoxspezies ermöglichte die Anwendung auf erste Tiefenprofile, die zeigen, dass beide Spezies durchgehend in der Wassersäule vorhanden sind, die geringen Sauerstoffkonzentrationen im Auftriebsgebiet die Redoxfraktionierung von V jedoch nicht signifikant beeinflussen. Ergebnisse der sequentiellen Filtration deuten darauf hin, dass im Gegensatz zur V(V)-Form, die weitgehend echt gelöst vorliegt, für V(IV) auch ein kolloidaler Pool vorhanden ist. Ein deutlicher Anstieg der reduzierten Cr-Redoxspezies, Cr(III) in den küstennahen Stationen ist durch den geringen Sauerstoffgehalt zu erklären, ein leichter Anstieg in größerer Tiefe über dem East Pacific Rise durch einen möglichen hydrothermalen Einfluss. Am East Pacific Rise ist ein möglicher Eintrag von Mo, jedoch nicht für U, und Rb. Unsere Untersuchungen an Cu-bindenden Liganden zeigt, dass der Großteil der Liganden rein gelöst ist und eher zu den schwachen Liganden zählt. Sie sind stets Überschuss im Vergleich zu Cu vorhanden, was bedeutet, dass Cu durch die Komplexierung ausreichend detoxifiziert ist. Da einige der untersuchten Parameter in Isotopenstudien genutzt werden, dienen unsere Erkenntnisse dem Verständnis der Quellen und Prozesse dieser Metalle in verschiedenen marinen Systemen (Auftriebsgebiet, hydrothermale Quellen), was durchaus Einfluss auf die Verteilung der Isotope haben kann. Weiterhin sind einige der hier untersuchten Spurenmetalle als Mikronährstoffe eingebunden in die biologische Produktivität. Mit der Intensivierung von Sauerstoffminimumzonen weltweit sind diese Untersuchungen richtungsweisend für weitere Detailstudien, um den Einfluss von anthropogen verursachten Veränderungen auf das Verhalten und somit auch auf die Bioverfügbarkeit der Metalle abschätzen zu können.