Chemistry of Fe(II) in the presence of organic exudates from phytoplankton and of copper in seawater

Resumen

Chemistry of Fe(II) in the presence of organic exudates from phytoplankton and of copper in seawater Aridane González González La oxidación de Fe(II) en agua de mar ha sido estudiada en presencia de altas concentraciones de nutrientes, exudados orgánicos y de cobre en agua de mar. Los resultados experimentales obtenidos en la presente Tesis Doctoral evidencian la fragilidad de la química del Fe(II) en el medio marino, mostrando una fuerte interacción con los nutrientes mayoritarios (nitratos, fosfatos y silicatos) comúnmente utilizados en estudios de laboratorio, también presentes en altas concentraciones en zonas costeras. De los tres nutrientes estudiados, el Si(OH)4 es el principal responsable del incremento observado en la constante de velocidad de oxidación para el Fe(II). El efecto que desempeñan los compuestos orgánicos exudados por el fitoplancton se estudió para dos especies, Phaeodactylum tricornutum y Dunaliella tertiolecta. En ambos la velocidad de oxidación de Fe(II) disminuyó en presencia de exudados orgánicos, siendo función del pH, la temperatura y la salinidad. Además, esta disminución describió una importante dependencia lineal con la densidad celular existente en el cultivo experimental. En todos los casos estudiados se desarrolló un modelo cinético teórico que describiera los resultados experimentales, con el que se puede conocer la especiación del Fe(II) y la contribución de cada una de las especies de Fe(II) a la velocidad total del proceso de oxidación, bajo las condiciones experimentales consideradas en cada estudio. De estos modelos se extrae que la especie Fe(H3SiO4)+ juega un papel importante en condiciones de altas concentraciones de silicatos, tanto en la especiación como en la velocidad del proceso. Pero además, los compuestos orgánicos que se han considerado en dicho modelo, juegan un papel fundamental, tanto en la especiación de Fe(II) como en la contribución de las especies complejadas orgánicamente de Fe(II) al proceso global de oxidación. El efecto competitivo entre Fe(II) y cobre ha sido también estudiado en esta Tesis Doctoral, para lo que tuvo que ser estudiado previamente la cinética de oxidación de Cu(I) a nivel nanomolar en agua de mar. En este caso, se obtuvo una fuerte dependencia de la velocidad de oxidación de Fe(II) con la concentración de Cu(II) en la disolución. En todos los casos, tanto en función del pH, la concentración de bicarbonato como la concentración de peróxido de hidrógeno, la velocidad de oxidación de Fe(II) aumentó con la concentración de Cu(II). Los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral permiten profundizar en la química del Fe(II) en agua de mar, pero además abre numerosas puertas para incrementar el conocimiento del ciclo biogeoquímico del Fe(II) en aguas naturales.