lunes, diciembre 17, 2018

SARA Y EL ESTUDIO DE LA ACIDIFICACIÓN DE LOS ECOSISTEMAS MARINOS


Me llamo Sara González Delgado y estoy haciendo el doctorado de Biodiversidad y Conservación en la Universidad de la Laguna. Junto con mi director de tesis el Dr. José Carlos Hernández y otros compañeros biólogos marinos, componemos el grupo de investigación “Ecología en Comunidades marinas y Cambio Climático”.

Uno de nuestros objetivos principales, y en el que se basa mi tesis doctoral, es descubrir como cambiarán los ecosistemas marinos dentro de 50 años debido a la acidificación oceánica, uno de las graves consecuencias del cambio climático. Para ello, hemos estado trabajando en un sistema natural acidificado por la actividad volcánica de la isla de la Palma en el municipio de Fuencaliente estos últimos años.

Actualmente, gracias a la Dra. Magdalena Santana y al Dr. Melchor González del grupo QUIMA de la Universidad de las Palmas de Gran Canaria, hemos podido caracterizar químicamente esta zona naturalmente acidificada, descubriendo muchas sorpresas en la zona. Por mi parte, además me han dado la oportunidad excepcional de estar unos días en su laboratorio, y así conocer mejor todo el procedimiento de medición de la alcalinidad total y el carbono inorgánico del agua de mar mediante el equipo VINDTA.



viernes, diciembre 14, 2018

ULPGC Y ULL ESTUDIAN LA ACIDIFICACIÓN EN LA PALMA


El grupo QUIMA-IOCAG de la ULPGC, invitado por el grupo de Ecología de Comunidades Marinas y Cambio Climático de la ULL (https://wp.ull.es/jocarher/), ha participado en el proyecto “IMPACTO DE LA ACIDIFICACIÓN DE LOS OCÉANOS EN LA BIODIVERSIDAD MARINA: EVIDENCIAS DESDE UN LABORATORIO NATURAL”. Este proyecto está financiado por la Fundación Biodiversidad, Ministerio para la Transición Ecológica del Gobierno de España.

En la visita realizada a Fuencaliente, en la isla de La Palma, en Diciembre de 2018, se ha realizado un muestreo para la caracterización química de los afloramientos de CO2 en las lagunas litorales y en mar abierto. Previamente los componentes del grupo de la ULL habían realizado estudios de carácter ecológico en el área. De esta forma, miembros de las dos universidades se unen para estudiar conjuntamente la acidificación desde una perspectiva química y biológica.



martes, diciembre 04, 2018

CHARTER 100 GC BECA A CAROLINA SANTANA




La organización de mujeres Charter 100 GC de apoyo al desarrollo profesional, emprendimiento y liderazgo femenino de la mujer en la sociedad canaria, en la lucha por la igualdad entre ambos sexos, ha dotado a Carolina Santana González de una beca de movilidad durante su etapa predoctoral a través de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) para la realización de una estancia de tres meses en el centro alemán de referencia en investigaciones marinas, el Alfred Wegener Institut (AWI).

Pueden obtener más información sobre la organización Charter 100 en el siguiente link.



miércoles, noviembre 28, 2018

PhD PRESENTATION

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

Carolina Santana González presented her PhD Thesis the last Friday (23rd September) entitled “Oxidation of Fe(II) in the North Atlantic waters in the presence of organic compounds”.

The PhD Thesis was carried out in the Universidad de Las Palmas de Gran Canaria, at the Instituto de Oceanografía y Cambio Global (IOCAG), in the QUIMA group, inside the IOCAG Doctoral Program in Oceanography and Global Change. This PhD is linked to the EACFe (CTM2014-52342-P) and ATOPFe (CTM2017-83476-P) research projects by the Ministerio de Economía y Competitividad of the Spanish Government. In addition, the PhD was made possible by the FPI grant (BES-2015-071245) of the Ministerio de Economía y Competitividad of the Spanish Government associated to the EACFe project. The PhD was supervised by Dra. J. Magdalena Santana Casiano and Dr. Melchor González Dávila. 

In summary, 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.






viernes, noviembre 16, 2018

CONFERENCIA: GEOVIDE: AN INTERNACIONAL GEOTRACES STUDY ALONG THE OVIDE SECTION IN THE NORTH ATLANTIC AND IN THE LABRADOR SEA (GA01).



EL GRUPO DE INVESTIGACIÓN DE QUIMICA MARINA Y FRED OLSEN EXPRESS SE SUMAN A LA RED INTERNACIONAL DE BUQUES VOLUNTARIOS EN LA OBSERVACIÓN DE LOS EFECTOS DEL CAMBIO CLIMÁTICO EN AGUAS CANARIAS


El grupo de investigación de Química Marina (QUIMA) del Instituto de Oceanografía y Cambio Global (IOCAG) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) pondrá en marcha una red de observación en la región canaria,  para estudiar la absorción de dióxido de carbono y la acidificación de sus aguas, como parte de un proyecto CanBio impulsado por la Fundación Loro Parque y el Gobierno de Canarias, la primera iniciativa multidisciplinar de colaboración público-privada de Canarias. Este trabajo de seguimiento no sería posible sin la colaboración directa de la empresa líder en el transporte marítimo de pasajeros en Canarias, Fred. Olsen Express, que recorre a diario las diferentes islas con sus fast ferries

En una primera fase, Fred. Olsen Express pone a disposición del grupo QUIMA el buque BENCHIJIGUA EXPRESS, el fast ferry más grande del mundo en servicio, que une el sur de Tenerife con la isla de La Palma vía la isla de La Gomera.

A partir del mes de enero de 2019, se instalará en el buque un sofisticado equipo de sensores autónomos, capaces de registrar en tiempo real el contenido de dióxido de carbono existente en la atmósfera, en las aguas superficiales, el pH de las aguas canarias y el contenido de oxígeno disuelto, así como de tomar muestras de parámetros que serán analizados en laboratorio semanalmente.

A lo largo de los 4 años de vida del proyecto, Fred. Olsen Express contribuirá de manera decisiva al conocimiento de nuestras aguas, ayudando a generar una extensa base de datos para el desarrollo científico de la región. Con los datos obtenidos, se podrán conocer los mecanismos que controlan la incorporación de dióxido de carbono en la región canaria, así como mejorar los modelos de predicción de los efectos de cambio climático y sus efectos sobre la acidificación de los océanos desde una perspectiva regional.

Mediante este proyecto, la compañía Fred. Olsen Express, a través de la ULPGC,  se incorpora a la red internacional de navieras que contribuyen de forma desinteresada a la observación de la acumulación de dióxido de carbono (red SOCONET) y de la acidificación (GOA-ON) en los Océanos y contribuirá a las bases de datos internacionales de dióxido de carbono (red SOCAT).

lunes, noviembre 12, 2018

CAROLINA SANTANA: ESTANCIA EN ALEMANIA

Carolina Santana González, estudiante de doctorado del grupo QUIMA y que realiza su tesis sobre la la oxidación de Fe(II) en el Océano Atlántico, ha realizado una estancia internacional en el Alfred-Wegener Institut (Bremerhaven, Alemania), bajo la supervisión de los Doctores Christoph Voelker y Ying Ye. Esta estancia se ha prolongado desde el mes de Agosto hasta el mes de Noviembre del presente año.

El Dr. Voelker y la Dra Ye, son expertos en modelado de procesos biogeoquímicos en el océano. Por eso, durante esta estancai, Carolina Santana ha aprendido a aplicar un modelo de oxidación de Fe(II) en los océanos.






miércoles, noviembre 07, 2018

NUEVA PUBLICACIÓN: COMPLEJACIÓN DE Fe POR COMPUESTOS FENÓLICOS EN AGUA DE MAR


El grupo QUIMA en colaboración con el LEMAR de Brest (Francia) ha publicado un nuevo artículo sobre la complejación de Fe por compuestos fenólicos (catequina, ácido sinápico y ácido gálico) en agua de mar. Estos compuestos fueron elegidos por su presencia en exudados orgánicos de microalgas estresadas por Fe y Cu.

Este trabajo, publicado en la revista Chemical Geology (ver más en este link), significa una nueva fuente de datos químico-físicos de la reacción entre el Fe y los ligandos orgánicos. Dentro del “pool” de compuestos orgánicos presentes en el océano, existen grupo funcionales individuales y debemos hacer un esfuerzo experimental importante para definir la reacción de cada uno de esos compuestos con Fe. De esta forma, podemos mejorar nuestro conocimiento sobre el ciclo biogeoquímico del Fe en los océanos.

Fe titration from González et al., 2018



Fe COMPLEXATION BY PHENOLIC COMPOUNDS IN SEAWATER

QUIMA group, in collaboration with LEMAR team in Brest (France), has published a new scientific paper about the iron complexation by phenolic ligands (catechin, sinapic acid and gallic acid). These ligands were selected due to their presence in exudates produced by stressed microalgae by Fe and Cu.

This paper, published in Chemical Geology (see this link), presents a new source of physico-chemical data for the reaction between Fe and organic binding ligands. Within the pool of oceanic organic compounds, there are individual functional groups and we have to make a great experimental effort in order to define the chemical reactions of each ligand with Fe. Then, we could improve our knowledge about the Fe biogeochemical cycles in the ocean.

martes, octubre 30, 2018

EMISIONES VOLCÁNICAS DE CO2 EN EL OCÉANO Y EFECTO EN LA ACIDIFICACIÓN OCEÁNICA


Generalmente se suele atribuir el término “emisión de CO2” a una acción antropogénica. Pero en la naturaleza también existen emisiones naturales de dióxido de carbono. Una de las grandes fuentes de CO2 son los volcanes submarinos y las áreas hidrotermales. Por lo tanto, en el océano, estas fuentes contribuyen de forma natural al fenómeno de “acidificación oceánica”.

Se estima que el flujo volcánico global de CO2 considerando las dorsales, arcos y plumas, es del orden de 7.2 108 kg d-1 contribuyendo cada uno de ellos con 0.1 ± 0.02 Gt of CO2 yr-1 al total de CO2 añadido al océano.

En el caso concreto de Canarias, las estimaciones realizadas en el volcán submarino Tagoro (isla de El Hierro) indican un flujo de 6.0 105 ± 1.1 105 kg d-1 que altera el balance de protones en los alrededores y disminuye el pH en 0.25-0.3 unidades, lo que produce un incremento en la acidez del agua en un 20%.

Estos flujos de CO2 observados son similares a los obtenidos en otros volcanes submarinos como NW Rota-1 (~1 ± 0.25 106 kg d-1) pero relativamente bajos comparados con el flujo volcánico global de CO2 (~0.1%) y el flujo antropogénico (~0.002%) como así se ha demostrado en el trabajo realizado por nuestro grupo en colaboración con investigadores de la NOAA (Santana-Casiano et al., 2016).  

Variación de pH en el volcán Tagoro (El Hierro) extraído de Santana-Casiano et al., 2016.




References

Santana-Casiano, J. M., Fraile-Nuez, E., González-Dávila, M., Baker, E. T., Resing, J. A., & Walker, S. L. (2016). Significant discharge of CO 2 from hydrothermalism associated with the submarine volcano of El Hierro Island. Scientific reports6, 25686.

miércoles, octubre 24, 2018

J. MAGDALENA SANTANA CASIANO EN OCEÁNICAS


La Dra Santana Casiano, IP del proyecto ATOPFe, ha participado en una entrevista para Oceánicas. Esta entrevista la pueden leer en el siguiente link.

En esta entrevista nos habla de su dedicación y vocación por la química marina.


¿Qué es oceánicas?

El Instituto Español de Oceanografía (IEO) tiene un proyecto nacional llamado “Oceánicas: la mujer y la oceanografía”. El objetivo principal de este proyecto es divulgar el trabajo de científicas dedicadas al estudio de los océanos. De esta forma, se pone en valor su dedicación pero además, se genera vocación científica en niñas y niños, se fomenta su creatividad, su capacidad de decisión y el trato igualitario.

Pueden descubrir más sobre este proyecto en su web oficial (http://oceanicas.ieo.es/)


miércoles, octubre 10, 2018

CALENTAMIENTO GLOBAL DE 1.5ºC. INFORME DEL IPCC 2018 - GLOBAL WARMING OF 1.5ºC. IPCC REPORT


Entendiendo el calentamiento global de 1.5 ° C

El IPCC ha publicado en estos dias un nuevo informe sobre el calentamiento global (este enlace).

Se estima que las actividades humanas han causado aproximadamente 1.0°C de calentamiento global por encima de los niveles preindustriales, con un rango probable de 0.8 °C a 1.2 °C. Es posible que el calentamiento global alcance 1.5°C entre 2030 y 2052 si continúa aumentando al ritmo actual.


Understanding Global Warming of 1.5°C

The IPCC has published a new report about clobal warming (this link).

Human activities are estimated to have caused approximately 1.0°C of global warming above pre-industrial levels, with a likely range of 0.8°C to 1.2°C. Global warming is likely to reach 1.5°C between 2030 and 2052 if it continues to increase at the current rate.


Cumulative emissions of CO2 and future non-CO2 radiative forcing determine the probability of limiting warming to 1.5°C

viernes, octubre 05, 2018

LAS ZONAS VOLCÁNICAS DE EMISIÓN DE CO2 COMO EJEMPLO DE LABORATORIOS NATURALES EN LOS QUE ESTUDIAR EL EFECTO DE LA ACIDIFICACIÓN SOBRE LOS ORGANISMOS MARINOS


La acidificación de los océanos impulsa cambios en las comunidades biológicas hacia hábitats simplificados no calcificados en una zona de transición subtropical-templada. Esta ha sido la conclusión del estudio de Agostini et al.(2018).

El aumento del CO2 atmosférico está produciendo una disminución en el pH del agua de mar superficial y en las concentraciones de iones de carbonato, proceso conocido como acidificación oceánica.

Para evaluar los posibles efectos ecológicos de la acidificación, los autores compararon comunidades marinas intermareales y submareales a niveles crecientes de pCO2 en las filtraciones volcánicas descubiertas recientemente en la costa del Pacífico de Japón (34°N). Esta región de estudio es de particular interés para la investigación de la acidificación oceánica, ya que tiene niveles naturalmente bajos de pCO2 de agua de mar superficial (280-320 μatm) y se encuentra en una zona de transición entre las comunidades templadas y subtropicales.

En este trabajo se presenta la primera evaluación de los efectos de acidificación en un límite biogeográfico. Las comunidades marinas expuestas a niveles medios de pCO2 pronosticadas para 2050 experimentaron períodos de baja saturación de aragonito y alto contenido de carbono inorgánico disuelto. Estos dos factores se combinaron para causar cambios marcados en la comunidad y una disminución importante de la biodiversidad, incluida la pérdida de especies clave que forman hábitats, con cambios aún más extremos en la comunidad esperados para 2100.


Abstract
Ocean acidification drives community shifts towards simplified non-calcified habitats in a subtropical−temperate transition zone.

Rising atmospheric concentrations of carbon dioxide are causing surface seawater pH and carbonate ion concentrations to fall in a process known as ocean acidification. To assess the likely ecological effects of ocean acidification we compared intertidal and subtidal marine communities at increasing levels of pCO2 at recently discovered volcanic seeps off the Pacific coast of Japan (34° N). This study region is of particular interest for ocean acidification research as it has naturally low levels of surface seawater pCO2 (280–320 µatm) and is located at a transition zone between temperate and sub-tropical communities.

We provide the first assessment of ocean acidification effects at a biogeographic boundary. Marine communities exposed to mean levels of pCO2 predicted by 2050 experienced periods of low aragonite saturation and high dissolved inorganic carbon. These two factors combined to cause marked community shifts and a major decline in biodiversity, including the loss of key habitat-forming species, with even more extreme community changes expected by 2100. Our results provide empirical evidence that near-future levels of pCO2 shift sub-tropical ecosystems from carbonate to fleshy algal dominated systems, accompanied by biodiversity loss and major simplification of the ecosystem.

Figure from Agostini et al., 2018. Different communities at increasing pCO2 levels.


Reference:

Agostini, S., Harvey, B. P., Wada, S., Kon, K., Milazzo, M., Inaba, K., & Hall-Spencer, J. M. (2018). Ocean acidification drives community shifts towards simplified non-calcified habitats in a subtropical− temperate transition zone. Scientific reports8(1), 11354.

martes, septiembre 25, 2018

QUIMA EN EL IOC-UNESCO WORKSHOP “THE EFFECTS OF CLIMATE CHANGE ON THE PRODUCTIVITY IN THE CCLME”

Durante los días 18 al 20 de septiembre de 2018, organizado por IOC-UNESCO (Intergovernmental Oceanographic Commission-UNESCO), se ha celebrado en Tenerife el workshop “THE EFFECTS OF CLIMATE CHANGE ON THE PRODUCTIVITY IN THE CCLME” sobre los efectos del cambio climático en la productividad del Ecosistema de la Corriente de Canarias. Esta región engloba no solo el archipiélago Canario sino también toda la zona de afloramiento de la parte noroeste del continente africano.


En este workshop el grupo QUIMA ha sido invitado y la Dr. Santana-Casiano ha presentado los estudios de acidificación oceánica para la estación ESTOC y la región del afloramiento de Mauritania. Los resultados presentados mostraron las tendencias interanuales de disminución de pH debido al incremento de pCO2 en el océano.

Puede obtener más información sobre el evento en este enlace.








lunes, septiembre 17, 2018

LA IMPORTANCIA DE AMPLIAR CONOCIMIENTOS EN CICLOS BIOGEOQUÍMICOS


La productividad del océano superficial, generalmente en zonas donde la concentración de nutrientes es limitante, se ve controlada por la deposición de polvo atmosférico, provocando un aumento de la concentración de clorofila-a. Esta hipótesis aceptada por la comunidad científica ha sido recientemente estudiada por Torfstein y Kienast (2018).

En este trabajo se profundiza en el control de la productividad a través del polvo atmosférico en regiones oligotróficas del Mar Rojo, en el Golfo de Aqaba. Los autores han estudiado la deposición de polvo atmosférico y la concentración de clorofila en alta resolución y en un periodo de 4 años, pone esta hipótesis en cuestión.

En este trabajo, los autores no observan correlación entre el polvo y la concentración superficial de clorofila y por lo tanto, se concluye que posiblemente el control de la productividad por la deposición de polvo se haya sobrestimado a lo largo del tiempo.






Un ejemplo más de que la ciencia es una disciplina en constante producción de conocimiento.

Referencia de interés:

Torfstein, A., & Kienast, S. S. (2018). No correlation between atmospheric dust and surface ocean chlorophyll-a in the oligotrophic Gulf of Aqaba, northern Red Sea. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, 123. https://doi.org/10.1002/2017JG004063

lunes, septiembre 10, 2018

EL HIERRO Y EL POLVO ATMOSFÉRICO


Desde el verano pasado, los blooms de cianobacterias en aguas de Canarias han tomado parte de muchos debates. En las noticias y en la información que se ofrece a los lectores siempre se habla de la combinación de condiciones para que se produzca dicha floración, como son la ausencia de vientos, el aumento de la temperatura y el aporte de hierro a través de la calima. Pero, ¿por qué hay hierro en la calima?

El hierro (Fe) llega al océano por varias fuentes como ya hemos descrito en algunos posts de este blog, de las cuales, el polvo es una de las fuentes principales de Fe al océano. Cabe recordar que el Fe es el cuarto elemento más abundante de la corteza terrestre, de ahí su alta abundancia en la calima.

¿Qué pasa cuando el polvo se deposita en la superficie del agua?

Cuando el polvo se deposita en la superficie del agua, el Fe, principalmente como Fe particulado sufre una serie de reacciones químicas que hacen que una parte de este hierro se disuelva, propiciando la complejación con complejos orgánicos. Otra parte se mantiene como particulado en diferentes fracciones de tamaño y van viajando hasta aguas más profundas.

Este Fe que forma la fracción disuelta provoca que haya un aumento de las concentraciones de este metal en aguas superficiales. Por otro lado, esta fracción disuelta sufre reacciones fotoquímicas por la radiación solar, provocando que además de Fe en su estado más abundante (Fe(III)), también esté como Fe(II).

El Fe, al ser un metal esencial para la vida de los microrganismos marinos, provoca que al haber aportes superficiales, se favorezca la aparición de blooms de microorganismos. De acuerdo a Tagliabue et al. (2017), el Fe es tan importante para los ecosistemas como el nitrógeno y el fósforo.

En la siguiente figura se puede ver la importancia y las fuentes de Fe al océano.

Figura recopiladad de www.geotraces.org

Para más información se pueden leer varios artículos:


Jickells, T. D., An, Z. S., Andersen, K. K., Baker, A. R., Bergametti, G., Brooks, N., ... & Kawahata, H. (2005). Global iron connections between desert dust, ocean biogeochemistry, and climate. science, 308(5718), 67-71.
Raiswell, R., & Canfield, D. E. (2012). The iron biogeochemical cycle past and present. Geochemical perspectives, 1(1), 1-2.
Sarthou, G., Baker, A. R., Blain, S., Achterberg, E. P., Boye, M., Bowie, A. R., ... & Worsfold, P. J. (2003). Atmospheric iron deposition and sea-surface dissolved iron concentrations in the eastern Atlantic Ocean. Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, 50(10-11), 1339-1352.
Tagliabue, A., Bowie, A. R., Boyd, P. W., Buck, K. N., Johnson, K. S., & Saito, M. A. (2017). The integral role of iron in ocean biogeochemistry. Nature, 543(7643), 51.

martes, julio 24, 2018

EL VOLCÁN SUBMARINO TAGORO Y LAS EMISIONES DE Fe(II)

En la publicación en acceso abierto “The Emissions of the Tagoro Submarine Volcano (Canary Islands, Atlantic Ocean): Effects on the Physical and Chemical Properties of the Seawater” se indica que las emisiones de Fe(II) y otros componentes por el volcán submarino Tagoro han provocado un proceso de fertilización oceánica natural generando unas condiciones idóneas para la recuperación del ecosistema.

El documento se puede descargar en este link.




Abstract
This chapter presents the changes and evolution of the physical and chemical properties of the seawater south of the El Hierro Island (Canary archipelago, Atlantic Ocean) as a consequence of the emissions of the Tagoro submarine volcano, over a 6 year study from 2011 to 2016. Since the eruption, a series of oceanographic studies have been carried out in the area focusing on the evolution of the redox potential and the pH, two master variables that control the chemical equilibrium in sea water. The changes experienced by the carbon dioxide system, the variations in the concentration of Fe(II) and their correlation with the decrease in the pH during the evolution of the volcano, from the beginning of the eruptive stage to the post-eruptive phase, are discussed. The increased TDFe(II) concentrations and the low associated pHvalues have controlled the occurrence of an important fertilization event in the sea water around the volcano at the Island of El Hierro, providing optimal conditions for the regeneration of the area. The sites like the Tagoro submarine volcano, in its degasification stage, provide an excellent opportunity to study the carbonate system in a high COworld, the volcanic contribution to the global volcanic carbon flux and the potential environmental impact of these emissions on the surrounding ocean and the ecosystem.

martes, julio 10, 2018

INTERACCIONES REDOX DE Fe Y Cu EN AGUA DE MAR (SIQUIMAR2018)



La investigadora del grupo QUIMA y del proyecto ATOPFe, Norma Pérez-Almeida, presentó el trabajo titulado "Interacciones Redox de Fe y Cu en Agua de Mar: Una propuesta de Modelo Cinético" en el XIX Seminario Ibérico de Química Marina 2018, celebrado en la ciudad de Vigo el pasado mes de Junio, dentro del VI Simposio Internacional de Ciencias Marinas.

En este trabajo la Dra. Pérez-Almeida presentó los resultados experimentales sobre la interacción de Fe y Cu en términos de cinética redox en agua de mar. Además, explicó el modelo cinético diseñado, el cual es capaz de reproducir todas las condiciones experimentales consideradas en el estudio. Este modelo es el primero capaz de reproducir la química redox de Fe y Cu de forma simultánea en agua de mar.

Este trabajo deja de manifiesto la importancia de estudiar los procesos cinéticos y la interacción de metales traza en el océano, especialmente en zonas hidrotermales donde los metales pueden interaccionar, lo cual afecta directamente a los ciclos biogeoquímicos de Fe y Cu.



martes, julio 03, 2018

COMPLEJACIÓN DE Fe POR POLIFENOLES EN AGUA DE MAR (SIQUIMAR2018)




El grupo QUIMA participó en el Seminario Ibérico de Química Marina (SIQUIMAR) celebrado dentro del Simposio Internacional de Ciencias Marinas (ISMS) en la ciudad de Vigo entre los días 20 y 22 de Junio. 

En esta entrada presentamos la presentación que hicimos dentro del proyecto ATOPFe en lo que a estudios de complejación de hierro se refiere. En esta ocasión, Aridane G. González presentó un trabajo titulado "Iron complexation by polyphenols in seawater". Este trabajo ha sido fruto de una colaboración con la Université de Bretagne Occidentale dentro del programa de excelencia francés LabexMer.

En la presentación, Aridane presentó los resultados experimentales obtenidos para la complejación de Fe con tres polifenoles: catequina, ácido sinápico y ácido gálico. Estos tres compuestos fueron elegidos por su determinación previa en exudados de la diatomea Pheodactylum tricornutum. En este sentido, los tres ligandos mostraron una capacidad de complejar Fe en agua de mar, con una constante condicional de complejación débil. Este es el primero trabajo que muestra valores de complejación de Fe con polifenoles en agua de mar. Por otro lado, los polifenoles estudiados también juegan un papel importante en la química del Fe, dada su capacidad de reducir Fe(III) a Fe(II).

Pueden obtener más información del congreso en este link de SIQUIMAR.



martes, junio 12, 2018

JORNADAS DE DOCTORADO ULPGC 2018 - PRESENTACIÓN DEL PROYECTO ATOPFe

Los días 18 y 19 de mayo de 2018 se celebraron las V Jornadas Anuales de Doctorado de la EDULPGC en la sala de proyecciones del Museo Elder de la Ciencia y la Tecnología en el Parque Santa Catalina de Las Palmas de Gran Canaria, dentro del marco de la Feria Internacional del Mar, FIMAR. El tema central de esta jornada fue: “Difusión y divulgación de la investigación”Durante la Jornada tuvo lugar una mesa redonda de investigadores seniors de la ULPGC, entre ellos estaba la Dra. Magdalena Santana Casiano, Catedrática de la ULPGC, que explicó la investigación que se realiza en Oceanografía desde el grupo QUIMA en el Instituto de Oceanografía y Cambio Global, IOCAG y presentó el nuevo proyecto ATOPFe “Efecto de la acidificación oceánica, la temperatura y la materia orgánica en la persistencia de Fe(II) en el Océano Atlántico” obtenido en la convocatoria de Proyectos Nacionales de Excelencia del 2017 del Ministerio de Economía y Competitividad. 




martes, junio 05, 2018

NUEVA PUBLICACIÓN ATOPFe: Fe(II) OXIDATION KINETICS IN THE NORTH ATLANTIC ALONG THE 59.5ºN DURING 2016

Recientemente se ha publicado un nuevo artículo científico dentro del proyecto ATPFe, titulado: Fe(II) oxidation kinetics in the North Atlantic along the 59.5ºN during 2016, en la revista Marine Chemistry. Este artículo ha sido publicado por C. Santana-González, J. M. Santana-Caisano, M. González-Dávila, A. Santana-del Pino, S. Gladyshev y A. Sokov. Este trabajo nace de la colaboración del grupo QUIMA (IOCAG) con el Shirshov Institute of Oceanology de la Academia Rusa de la Ciencia.

El objetivo principal de este trabajo fue estudiar la velocidad de oxidación de Fe(II) en la columna de agua en un transecto del Océano Atlántico Norte teniendo en cuenta diversos parámetros químico-físicos. Con los resultados de este trabajo se aumenta el conocimiento de la química de Fe en el océano y se profundiza en el ciclo biogeoquímico del Fe. 

El trabajo se puede leer en el siguiente enlace:

Santana-González, C., Magdalena Santana-Casiano, J., González-Dávila, M., Pino, A. S.-d., Gladyshev, S., & Sokov, A. (2018). Fe(II) oxidation kinetics in the North Atlantic along the 59.5°N during 2016. Marine Chemistry. doi:https://doi.org/10.1016/j.marchem.2018.05.002


A)The North Atlantic Transept location; and B) The longitudinal distribution of the stations where dots represent sample depth and the σθ (kg/m3) lines indicate the potential density limits between seawater masses in the area of study.


Resumen

La velocidad de oxidación de Fe(II) se estudió en las distintas masas del Océano Atlántico Subártico en una sección transatlántica a la largo de 59.5ºN, en función de la temperatura, pH, salinidad y el contenido de carbono orgánico total (COT) en condiciones naturales, con el fin de entender el efecto combinado de las variables que controlan la cinética de oxidación de Fe(II) en el océano. Las fuentes y características de COT son un factor importante que influyen en la velocidad de oxidación de Fe(II). La materia orgánica presentó efectos positivos y negativos sobre la oxidación del Fe(II). El estudio de dependencia con la temperatura indicó que la energía requerida para la oxidación del Fe(II) en aguas superficiales es un 32% menor que la requerida para agua profunda a pH 7.7 como 8.0. Esta variabilidad confirmó la importancia de la composición de la materia orgánica en las muestras seleccionadas. Las constantes en la velocidad de oxidación del Fe(II) en la región pueden ser obtenidas de una ecuación empírica considerando las condiciones naturales de temperatura, pHF y salinidad en el área. La cual puede ser incorporada en los modelos globales de Fe.


 
Abstract

The Fe(II) oxidation rate was studied in different water masses present in the subarctic North Atlantic Ocean along the 59.5ºN transatlantic section. Temperature, pH, salinity and total organic carbon (TOC) in natural conditions, fixed temperature conditions and both fixed temperature and pH conditions, were considered in order to understand the combined effects of the variables that control the Fe(II) oxidation kinetics in the ocean. The study shows that in natural conditions, temperature was the master variable which controlled 75% of the pseudo-first order kinetics rate (k’). This value rose to 90% when pHF (free scale) and salinity were also considered. At a fixed temperature, 72% of k’ was controlled by pH and at both fixed temperature and pH, salinity controlled 62% of the Fe(II) oxidation rate. Sources and characteristics of TOC are important factors influencing the oxidation of Fe(II). The organic matter had both positive and negative effects on Fe(II) oxidation. In surface and coastal waters, TOC accelerated k’, decreasing the Fe(II) half-life time (t1/2). In Subpolar Mode Water, Labrador Sea Water (for the Irminger Basin) and Denmark Straight Overflow Water, TOC slowed down k’, increasing Fe(II) t1/2. This shifting behavior where TOC affects Fe(II) oxidation depending on its marine or terrestrial origin, depth and remineralization stage proves that TOC cannot be used as a variable in an equation describing k’. The temperature dependence study indicated that the energy requirement for Fe(II) oxidation in surface waters was 32% lower than the required for bottom waters at both pH 7.7 and 8.0. This variability confirmed the importance of the organic matter composition of the selected samples. The Fe(II) oxidation rate constants in the region can be obtained from an empirical equation considering the natural conditions of temperature, pHF and salinity for the area, producing an error of estimation of 0.0072 min-1. This equation should be incorporated in global Fe models.

lunes, mayo 21, 2018

ATOPFe - NEW EXPERIMENTS ON Fe AND Cu BIOAVAILABILITY: NEW SCENARIOS IN THE FUTURE OCEANS BY M. MALDONADO


I have enjoyed tremendously my stay in the QUIMA lab of Profs. Magdalena Santana-Casiano and Melchor Gonzalez-Davila this April (2018). I have learnt so much from everyone! I send my warmest thank you to all members of the QUIMA lab, especially to Aridane Gonzalez and Carolina Santana Gonzalez, as well as Profs. Melchor Gonzalez and Magdalena Santana.  I have furthered my knowledge and experience with competitive ligand exchange-adsorptive cathodic stripping voltammetry (CLE-ACSV), using the BASi Controlled Growth Mercury Electrodes (CGME) voltammeter. We have focused on measuring organic complexation of Cu, as well as designing and executing experiments to measure the kinetics of Fe and Cu adsorption to phytoplankton cell surfaces. With this work we aim to establish the density, kinetic constants and conditional stability constants of metal transporters specific for Cu and Fe at the cell surface of phytoplankton. This month, as a start, we used the diatoms, Phaeodactylum tricornutum and Thalassiosira oceanica as model phytoplankton. These diatoms have distinct strategies to acquire Cu and Fe, and respond physiologically different to Cu and/or Fe limitation (Maldonado and Price 2001; Allen et al. 2008; Shi et al. 2010; Lommer et al. 2012; Santana-Casiano et al. 2014; Guo et al. 2015; McQuaid et al. 2018).  We hope to determine how lowering dissolved Cu or Fe concentrations in seawater affect their cellular Cu and Fe transport and homeostasis mechanisms. Within the next year, we will also study the effects of ocean acidification on trace metal bioavailability. This work will elucidate what will control the bioavailability of Fe and Cu to marine phytoplankton in our oceans in the near future. This is part of the recently funded project to Profs. Santana-Casiano and Gonzalez-Davila, entitled “Effects of ocean acidification, temperature and organic matter on Fe(II) persistence in the Atlantic Ocean; ATOPFe”. This project is timely, as the newly established Global Ocean Acidification Observing Network (GOA-ON) aims to improve our understanding of a) the global ocean acidification conditions, as well as the ecosystem response to ocean acidification. In addition, this network aims to acquire and exchange the data and knowledge necessary to optimize the modeling of ocean acidification and its impacts.

High atmospheric CO2 levels are not only resulting in a warmer global climate, but are also profoundly changing the chemistry of our oceans. As the ocean absorbs ~30% of our anthropogenic CO2 emission, its surface waters are becoming more acidic.  The acidification of our oceans is expected to significantly affect trace metal bioavailability by changing a) the inorganic metal chemistry, b) the metal binding capacity of the organic ligands, and c) the kinetic parameters of trace metal transport in phytoplankton. So far, only a handful of studies have investigated the effects of ocean acidification on trace metal availability, focusing mainly on Fe. In collaboration, with Profs. Santana-Casiano and Gonzalez-Davila, we will examine the effects of ocean acidification on the concentration and speciation of the bioactive trace element Fe and Cu. We hypothesized that ocean acidification will decrease Fe availability and increase Cu toxicity to phytoplankton, which would ultimately result in a decrease in primary productivity in marine surface waters. As the pH decreases it is harder for the cell to eject the H+ they will send out at the same time as the electron that is reducing the organically bound Fe.




Major forms of Fe in seawater and depiction of a eukaryotic microalgal cell illustrating various Fe uptake mechanisms. From  A. Marchetti and M. T. Maldonado, “Iron” in “The Physiology of microalgae” by B. Borowitzka, M.A., Beardall, J. Raven J., Eds.; W.D.P. Stewart, California, 2016.


Proposed model of Cu acquisition & homeostasis in marine diatoms



Guo, J., B. Green, and M.T. Maldonado. 2015. Sequence Analysis and Gene Expression of Potential Components of Copper Transport and Homeostasis in Thalassiosira pseudonana. Protist 166: 58–77.



References cited


Allen, AE, et al. 2008. Whole-cell response of the pennate diatom Phaeodactylum tricornutum to iron starvation. Proceedings of the National Academy of Sciences 105 (30), 10438-10443

Lommer, M., et al. 2012. Genome and low-iron response of an oceanic diatom adapted to chronic iron limitation. Genome Biology 201213:R66

Maldonado, MT, NM Price. 2001. Reduction and transport of organically bound iron by Thalassiosira oceanica (Bacillariophyceae). Journal of Phycology 37 (2), 298-310

McQuaid, JB, et al 2018 Carbonate-sensitive phytotransferrin controls high-affinity iron uptake in diatoms Nature 555 (7697), 534

Santana-Casiano, J.M., M. González-Dávila, A.G. González, M. Rico, A. López, A. Martel. 2014.
Characterization of phenolic exudates from Phaeodactylum tricornutum and their effects on the chemistry of Fe(II)–Fe(III). Marine Chemistry 158 (2014) 10–16.

Shi DXu YHopkinson BMMorel FM. 2010. Effect of ocean acidification on iron availability to marine phytoplankton. Science. 2010 : 327(5966):676-9