Flocculation of riverine organic matter when mixed with seawater: Methodology and ecological implications | Floculación de materia orgánica de ríos cuando se mezcla con agua de mar: Metodología e implicaciones ecológicas

As a result of nutrient inputs from continents to estuaries and coastal oceans, more frequent and intense phytoplankton blooms in these systems are well-known causes for oxygen depletion (<2 mg L-1) in the bottom of these aquatic environments (hypoxia or “dead zones”). Moreover, particulate organic matter (POM) is also formed abiotically in estuarine mixing by flocculation and/or sorption of riverine dissolved organic matter (DOM), induced by the increase in cations. Flocculation has been observed in estuaries and laboratory simulations when mixing river water with seawater, but other works have found a conservative behavior of the organic matter. These inconsistencies are possibly explained by the chemical composition of riverine DOM, and the control by environmental variables (e.g. cations concentration). Microbiological activity could be accelerated as biofilm in the flocculated particles and thus contribute in the depletion of dissolved oxygen concentrations in estuaries and coastal waters. The sinking POM could increase the substrate concentration available for aerobic respiration in benthic ecosystems and thus contribute to the formation of “dead zones”. The purpose of this work was to document conditions that affect the mixing behavior of organic matter (and methods to study it) and evaluate their relation with ecological processes and their contribution to biogeochemical cycles. Laboratory experiments were conducted by mixing seawater with freshwater from different sites (Baja California, California, Texas, and Louisiana). For most experiments, the end members were prefiltered before being mixed in different ratios. Mixed water and end members from experiments were later filtered and were all analyzed for particulate organic carbon and nitrogen (POC and PON). Samples from Texas were also analyzed for stable isotopes (δ13C-POC and δ15N-PON), and total hydrolyzable amino acids (THAA). Filtrates of these samples were also analyzed for dissolved organic carbon and nitrogen (DOC and DON), dissolved inorganic nitrogen (DIN) and dissolved hydrolyzable amino acids (DHAA). Most samples showed conservative behavior and only some experiments resulted in the flocculation of DOM to form POM. The occurrence of flocculation was correlated with higher rainfall in the drainage basins of the freshwater bodies (rivers, streams, and reservoirs). In some cases, this pattern was attributed to the transport of terrestrial organic matter, and in other experiments to a ...

Como resultado de los aportes de nutrientes de los continentes a los estuarios y aguas costeras, florecimientos de fitoplancton son causas bien conocidas de agotamiento de oxígeno (<2 mg L-1) en el fondo de estos ambientes acuáticos (hipoxia o “zonas muertas”). Además, la materia orgánica particulada (POM) también se forma abióticamente en la mezcla estuarina por floculación y/o adsorción de materia orgánica disuelta (DOM) de ríos, inducida por el incremento de cationes. Se ha observado floculación en estuarios y en simulaciones de laboratorio al mezclar agua de río con agua de mar, pero otros trabajos han encontrado un comportamiento conservativo de la materia orgánica. Estas inconsistencias posiblemente se expliquen por la composición química de DOM de los ríos, y sean controladas por variables ambientales (ej. concentración de cationes). La actividad microbiológica podría acelerarse como biopelícula en las partículas floculadas y así contribuir en agotar las concentraciones de oxígeno disuelto en estuarios y aguas costeras. El POM que se hunde podría incrementar la concentración de sustrato disponible para la respiración aeróbica en los ecosistemas bentónicos y así contribuir a la formación de “zonas muertas”. El propósito de este trabajo fue documentar procesos que afectan el comportamiento de mezcla de materia orgánica (y métodos para estudiarla) y evaluar su relación con procesos ecológicos y su contribución a los ciclos biogeoquímicos. Se realizaron experimentos de laboratorio mezclando agua de mar con agua dulce de diferentes sitios (Baja California, California, Texas y Luisiana). Para la mayoría de los experimentos, los “end members” fueron prefiltrados antes de mezclarlos en diferentes proporciones. El agua mezclada y los miembros terminales de los experimentos se filtraron y fueron todos analizados para partículas orgánicas de carbono y nitrógeno (POC y PON). Las muestras de Texas se analizaron además para isótopos estables (δ13C-POC y δ15N-PON) y aminoácidos hidrolizables totales (THAA). Los filtratos de estas muestras también se analizaron para carbono y nitrógeno orgánicos disueltos (DOC y DON), nitrógeno inorgánico disuelto (DIN) y aminoácidos hidrolizables disueltos (DHAA). La mayoría de las muestras mostraron un comportamiento conservativo y sólo algunos experimentos dieron como resultado la floculación de DOM para formar POM. La ocurrencia de floculación se correlacionó con una mayor precipitación en las cuencas de drenaje de los ...