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Winter biogeochemical cycling of dissolved and particulate cadmium in the Indian sector of the Southern Ocean (GEOTRACES GIpr07 transect)
Frontiers in Marine Science ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-07-05 , DOI: 10.3389/fmars.2021.656321 Ryan Cloete , Jean C. Loock , Natasha R. van Horsten , Susanne Fietz , Thato N. Mtshali , Hélène Planquette , Alakendra N. Roychoudhury
Frontiers in Marine Science ( IF 3.7 ) Pub Date : 2021-07-05 , DOI: 10.3389/fmars.2021.656321 Ryan Cloete , Jean C. Loock , Natasha R. van Horsten , Susanne Fietz , Thato N. Mtshali , Hélène Planquette , Alakendra N. Roychoudhury
Winter distributions of dissolved cadmium (dCd) and particulate cadmium (pCd) were measured for the first time in the Indian sector of the Southern Ocean thereby contributing a unique spatial and seasonal dataset. Seven depth profiles, between 41°S and 58°S, were collected along the 30°E longitude during the 2017 austral winter to investigate the biogeochemical cycling of cadmium during a period characterised by contrasting upper water column dynamics compared to summer. Our results support an important role for biological uptake during winter months albeit weaker compared to summer. Distinct, biologically driven changes in cadmium cycling across the transect were observed. For example, surface ratios of pCd to phosphorus (P; pCd:P) increased from 0.37 to 1.07 mmol mol-1 between the subtropical zone (STZ) and the Antarctic zone (AAZ) reflecting increased Cd requirements for diatoms at higher latitudes which, in turn, was driven by a complex relationship between the availability of dCd and dissolved iron (dFe), zinc (dZn) and manganese (dMn). Vertical profiles of pCd:P displayed near-surface maxima consistent with 1) P occurring in two phases with different labilities and the lability of Cd being somewhere in-between and 2) increasing dCd to phosphate (PO4; dCd:PO4) ratios with depth at each station. North of the Antarctic Polar Front (APF), a secondary, deeper pCd:P maximum may reflect an advective signal associated with northward subducting Antarctic Intermediate Water (AAIW). The strong southward increase in surface dCd and dCd:PO4, from approximately 10 to 700 pmol kg-1 and 40 to 400 µmol mol-1 respectively, reflected the net effect of preferential uptake and regeneration of diatoms with high Cd content and the upwelling of Cd enriched water masses in the AAZ. Furthermore, distinct dCd versus PO4 relationships were observed in each of the intermediate and deep water masses suggesting that dCd and PO4 distributions at depth are largely the result of physical water mass mixing.
中文翻译:
南大洋印度区溶解和颗粒镉的冬季生物地球化学循环(GEOTRACES GIpr07 横断面)
首次在南大洋印度区测量了溶解镉 (dCd) 和颗粒镉 (pCd) 的冬季分布,从而提供了独特的空间和季节性数据集。在 2017 年南方冬季期间,沿 30°E 经度收集了 41°S 和 58°S 之间的七个深度剖面,以研究与夏季相比上部水柱动力学形成对比的时期内镉的生物地球化学循环。我们的结果支持冬季月份生物吸收的重要作用,尽管与夏季相比较弱。观察到在横断面中镉循环的独特的、生物驱动的变化。例如,pCd 与磷的表面比率(P;pCd:P)从 0.37 增加到 1。亚热带 (STZ) 和南极区 (AAZ) 之间的 07 mmol mol-1 反映了高纬度硅藻对 Cd 的需求增加,而这反过来又是由 dCd 的可用性和溶解铁 (dFe) 之间的复杂关系驱动的、锌 (dZn) 和锰 (dMn)。pCd:P 的垂直剖面显示近地表最大值与 1) P 出现在具有不同不稳定性的两相中,Cd 的不稳定性介于两者之间和 2) dCd 与磷酸盐 (PO4; dCd:PO4) 的比率随深度增加在每个车站。在南极极地锋 (APF) 以北,一个次要的、更深的 pCd:P 最大值可能反映了与向北俯冲的南极中间水 (AAIW) 相关的平流信号。地表 dCd 和 dCd:PO4 向南强烈增加,分别从大约 10 到 700 pmol kg-1 和 40 到 400 µmol mol-1,反映了优先吸收和再生高 Cd 含量的硅藻以及 AAZ 中富含 Cd 的水团上涌的净效应。此外,在每个中水团和深水团中都观察到了不同的 dCd 与 PO4 关系,这表明深度的 dCd 和 PO4 分布主要是物理水团混合的结果。
更新日期:2021-07-05
中文翻译:
南大洋印度区溶解和颗粒镉的冬季生物地球化学循环(GEOTRACES GIpr07 横断面)
首次在南大洋印度区测量了溶解镉 (dCd) 和颗粒镉 (pCd) 的冬季分布,从而提供了独特的空间和季节性数据集。在 2017 年南方冬季期间,沿 30°E 经度收集了 41°S 和 58°S 之间的七个深度剖面,以研究与夏季相比上部水柱动力学形成对比的时期内镉的生物地球化学循环。我们的结果支持冬季月份生物吸收的重要作用,尽管与夏季相比较弱。观察到在横断面中镉循环的独特的、生物驱动的变化。例如,pCd 与磷的表面比率(P;pCd:P)从 0.37 增加到 1。亚热带 (STZ) 和南极区 (AAZ) 之间的 07 mmol mol-1 反映了高纬度硅藻对 Cd 的需求增加,而这反过来又是由 dCd 的可用性和溶解铁 (dFe) 之间的复杂关系驱动的、锌 (dZn) 和锰 (dMn)。pCd:P 的垂直剖面显示近地表最大值与 1) P 出现在具有不同不稳定性的两相中,Cd 的不稳定性介于两者之间和 2) dCd 与磷酸盐 (PO4; dCd:PO4) 的比率随深度增加在每个车站。在南极极地锋 (APF) 以北,一个次要的、更深的 pCd:P 最大值可能反映了与向北俯冲的南极中间水 (AAIW) 相关的平流信号。地表 dCd 和 dCd:PO4 向南强烈增加,分别从大约 10 到 700 pmol kg-1 和 40 到 400 µmol mol-1,反映了优先吸收和再生高 Cd 含量的硅藻以及 AAZ 中富含 Cd 的水团上涌的净效应。此外,在每个中水团和深水团中都观察到了不同的 dCd 与 PO4 关系,这表明深度的 dCd 和 PO4 分布主要是物理水团混合的结果。