jueves, febrero 18, 2021

VARIABILIDAD EN LA CINÉTICA DE OXIDACIÓN DE Fe(II) EN ZONAS HIDROTERMALES

La variabilidad de la cinética de oxidación de Fe(II) en zonas hidrotermales de la Dorsal Medio-Atlántica ha sido estudiada recientemente. Esta publicación, en la revista Geochimica et Cosmochimica Acta, está liderada por el investigador David González-Santana.




La química del Fe es muy compleja y una de las mayores fuentes de este metal al océano profundo es la actividad hidrotermal. Sin embargo, la cinética de oxidación de Fe(II) en estas zonas no ha sido muy estudiada. Así, durante la campaña GA13 (dentro del programa GEOTRACES), se atravesaron diversas zonas hidrotermales(Menez Gwen, Lucky Strike, Rainbow, Lost City, Broken Spur and TAG) donde se muestreó y estudió la cinética de oxidación de Fe(II).


Mapa de estaciones, extraído de González-Santana et al., 2021

Los resultados de este trabajo ha demostrado que la constante de oxidación de Fe(II) no solo depende de las condiciones físico-químicas (T, S, pH y concentración de oxígeno), sino también estado físico (soluble, coloidal o particulado) de las especies inorgánicas y orgánicas. Además, los compuestos orgánicos (ligandos) puede estabilizar el Fe(II) y las nanopartículas aumentar la resistencia a la oxidación.

Con todos esos resultados experimentales, los autores proponen una nueva ecuación multiparamétrica para la determinación teórica de la constante de velocidad que puede ser usada en amplio rango de temperatura, pH y salinidad. 


El resumen del trabajo es el siguiente:

One of the recently recognized main sources of iron to the deep ocean inventory is the hydrothermal activity associated with mid-ocean ridges. Little is known about the oxidation kinetics of iron(II) within these environments, especially the dependence on physico-chemical parameters such as temperature (T), pH, particle size-fractionation and the effect of organic matter.

Following sample collection during the GA13 section cruise, the iron(II) oxidation at six hydrothermal vent sites (Menez Gwen, Lucky Strike, Rainbow, Lost City, Broken Spur and TAG) along the Mid-Atlantic Ridge were investigated, revealing high variability. The Fe(II) oxidation rate constant analysis from multiple stations at two sites (Rainbow and TAG), revealed that factors, other than T and pH, controlled the oxidation process. Experiments on the effect of particle size-fractionation and organic matter at different pH showed that the presence of organic ligands and colloidal size particles delayed the oxidation process, while not affecting the overall pH dependency.

Extending our analysis to the broader relationship between the Fe(II) oxidation rate constants across a range of temperatures (between 2 and 25°C) and pH (between 7 and 8) on a set of selected hydrothermal samples allowed us to derive a multiparametric equation to model the iron(II) oxidation rate constants in the ocean. This equation covers a larger range of temperatures than previous published equations, improving its applicability for global biogeochemical models.