Heavy metals in the Antarctic marine environment and correlated systems

Within the framework of the Italian Antarctic Programme, this work focuses on the evaluation of metal distribution in seawater with particularly attention paid to phytoplankton and to the processes that regulate this distribution, considering also the influences of the atmospheric aerosol. During the Austral Summer 2013-2014 samples of seawater were collected at Terra Nova Bay from about mid-November 2013 to mid-February 2014. Seawater samples were divided in aliquots subjected to different treatments for the determination of total metal concentration, the metal dissolved fraction, the total metal particulate fraction and the metal fraction associated to phytoplankton. The metal fraction associated to phytoplankton was obtained through a procedure previously set-up. Samples of atmospheric particulate matter (PM10) were collected every 10 days from the beginning of December 2013 to the beginning of February 2014 at Faraglione Camp. 1/8 of the original filter was subjected to sequential extraction procedure in order to determine two different metal fractions (water soluble and insoluble) correlated to different metal sources. In seawater Cd was dominated by its dissolved species and its vertical distribution was a typical nutrient-like profile, with a surface depletion of dissolved Cd by phytoplankton and a recycling along the water column. Cu distribution was also strongly affected by phytoplankton activity: in November Cu showed a quite homogeneous vertical profile, with the dominance of the dissolved fraction, when Chl-a started to increase, it showed a nutrient-like profile. Pb features the typical distribution of scavenged element with the particulate fraction increasing with depth. Metal distribution were affected by to some extent also by atmospheric aerosol input.

All’interno del Progetto Italiano in Antartide questo lavoro riguarda lo studio della distribuzione di metalli pesanti in acqua di mare con un’attenzione particolare rivolta al fitoplancton e considerando anche l’influenza dell’aerosol atmosferico. Durante l’estate australe 2013-2014 a Baia Terranova sono stati raccolti campioni di acqua di mare da metà Dicembre a metà Febbraio. Questi campioni sono stati separati in aliquote soggette a diversi trattamenti per la determinazione della concentrazione totale dei metalli e per la determinazione dei metalli nella frazione disciolta, nel particellato totale e nella frazione associata al fitoplancton. Quest’ultima frazione è stata ottenuta attraverso una separazione fisica delle cellule fitoplantoniche dal campione d’acqua utilizzando una tecnica precedentemente ottimizzata. Campioni di particellato atmosferico (PM10) sono stati raccolti ogni 10 giorni dall’inizio di Dicembre 2013 all’inizio di Febbraio 2014 a Campo Faraglione. 1/8 del filtro originale è stato successivamente sottoposto ad una estrazione sequenziale per determinare due differenti frazioni di metalli (solubile e insolubile) associate a diverse sorgenti. Dai risultati ottenuti si ha evidenza che il Cd in acqua di mare è dominato dalla sua componente disciolta e che la sua distribuzione verticale è quella tipica di un profilo tipo-nutriente, con una deplezione superficiale di Cd disciolto da parte del fitoplancton e un riciclo lungo la colonna d’acqua. Anche la distribuzione del Cu è fortemente condizionata dall’ attività fitoplantonica: a Novembre il Cu mostra un andamento omogeneo, con la dominanza della frazione disciolta, quando la clorofilla-a inizia ad aumentare, il profilo diventa tipo-nutriente. Il comportamento del Pb è quello tipico di un elemento scavenger con la frazione particellata che aumenta con la profondità. E’ stato dimostrato che la distribuzione dei metalli pesanti in acqua di mare è influenzata in parte anche dall’aerosol atmosferico.