Forscher untersuchen extrem niedrige Nährstoffkonzentrationen im Mittelmeer

Forscher der Marine Biological Station der Universität Haifa in Israel nutzen die ultraniedrigen Nachweisgrenzen moderner Laborausrüstung, um extrem niedrige Nährstoffkonzentrationen im Meerwasser zu messen. Prof. Krom von der Universität sagt:
"Wir arbeiten im östlichen Mittelmeer, das die niedrigsten regionalen Konzentrationen gelöster Nährstoffe weltweit aufweist. Deshalb verwenden wir einen automatisierten Segmented Flow Analyzer von SEAL Analytical, der speziell für Messungen im Ultratiefbereich angepasst wurde."

Der SEAL AutoAnalyzer 3 (AA3) ist ein 4-Kanal-System, das Phosphat mit einer langen Durchflusszelle misst, die eine Nachweisgrenze von 2 nM hat. Ammoniak wird mit einem JASCO-Fluorometer gemessen, das eine ähnlich ultraniedrige Nachweisgrenze hat, während Silikat, das in höheren Konzentrationen vorkommt, mit SEALs hochauflösender kolorimetrischer Technologie gemessen wird.

Die Messdaten werden verwendet, um den saisonalen Nährstoffkreislauf zu bestimmen, der anschließend hilft, die Struktur des Nahrungsnetzes und die Auswirkungen globaler Umwelt- und Klimaveränderungen zu verstehen.

Niedrige Nährstoffkonzentrationen im Mittelmeer

Das östliche Mittelmeer (EMS) weist eine nahezu einzigartige Wasserzirkulation auf. Die Oberflächengewässer (0-200 m) strömen durch die Straße von Gibraltar ins Mittelmeer und von dort durch die Straße von Sizilien in das EMS. Auf dem Weg nach Osten werden die Wasser salziger und somit dichter. Wenn das Wasser im Winter die Küste der Türkei erreicht, kühlt es ab und fließt unter den Oberflächengewässern zurück nach Sizilien und schließlich durch die Straße von Gibraltar in den Nordatlantik. Diese abfließende Schicht befindet sich zwischen 200 m und 500 m Tiefe.

Phytoplankton wächst in den oberen Schichten (0-200 m), da dies die einzige Schicht mit ausreichend Licht ist. Diese Schicht erhält Nährstoffe vom angrenzenden Land, aus Flüssen und Abwassereinleitungen sowie aus Aerosolen in der Atmosphäre. Diese Nährstoffe werden vom Plankton während der Photosynthese genutzt. Wenn die Organismen sterben (oder gefressen werden), sinken ihre Reste in die unteren Schichten und werden aus dem EMS transportiert. Aufgrund der schnellen Wasserströmungen (es dauert nur 8 Jahre, um die gesamte Oberflächenschicht des EMS zu ersetzen) werden Nährstoffe schnell aus dem Becken entfernt. Das Ergebnis sind extrem niedrige Nährstoffkonzentrationen und ein geringes Phytoplanktonvorkommen – einige der niedrigsten Werte weltweit. Prof. Krom:
"Die maximal gemessenen Nährstoffwerte im EMS betragen 250 nM Phosphat, 6 μM Nitrat und 6-12 μM Silikat. Ammoniak liegt oft im niedrigen Nanomolarbereich. Zum Vergleich: im Nordatlantik liegen die Werte bei 1000 nM Phosphat, 16 μM Nitrat und 20 μM Silikat, im Nordpazifik noch höher."

Der Wert der Daten

Die niedrigen Nährstoffwerte führen zu geringer Phytoplanktonbiomasse und damit zu niedriger Fischbiomasse. Küstengebiete unterstützen in der Regel mehr Fisch als offshore, daher konzentriert sich die Forschung darauf, den Nährstoffkreislauf in Küstenregionen zu quantifizieren und zu verstehen, der derzeit wenig bekannt ist. Prof. Krom:
"Wir wollen Erkenntnisse entwickeln, die Entscheidungsträger wie die Regierung nutzen können. Zum Beispiel wird über mögliche Fischfarmen vor der israelischen Küste diskutiert, und unsere Arbeit ermöglicht wissenschaftlich fundierte Entscheidungen über die Menge an Fischen, die das System tragen kann."

Bisher wurden drei Datensätze aus dem EMS gesammelt, und das erste veröffentlichbare Paper ist in Vorbereitung.

Die Wahl des richtigen Analyzers

Prof. Krom:
"Die Hauptgründe für die Wahl des SEAL AA3 waren Präzision, Genauigkeit und die niedrigen Nachweisgrenzen."
Seine erste „richtige“ Tätigkeit war beim Water Research Centre in Medmenham (UK), wo er an der Entwicklung chemischer Anwendungen für Technicon AA-II AutoAnalyzer beteiligt war. SEAL Analytical besitzt und produziert heute die AutoAnalyzer-Serie der Continuous Segmented Flow Analyzer, sodass Prof. Kroms Karriere seit Jahrzehnten mit AutoAnalyzern verbunden ist.

Zur Anschaffung eines neuen AA3 an der Universität Haifa sagt Prof. Krom:
"Während einer Forschungsfahrt müssen Proben innerhalb eines Tages analysiert werden, um Änderungen durch Konservierung zu vermeiden. Wir analysieren typischerweise 50-80 Proben pro Tag, daher ist die automatische Verarbeitung großer Mengen sehr hilfreich."

Stuart Smith, Präsident von SEAL Analytical, kommentiert:
*"Viele unserer Kunden analysieren Nährstoff