Onderzoekers bestuderen extreem lage nutriëntenniveaus in de Middellandse Zee
Onderzoekers van de Marine Biological Station van de Universiteit van Haifa in Israël maken gebruik van de ultralage detectielimieten van geavanceerde laboratoriumapparatuur om extreem lage nutriëntconcentraties in zeewater te meten. Prof. Krom van de universiteit zegt:
"We werken in het oostelijke deel van de Middellandse Zee, dat de laagste regionale concentratie opgeloste nutriënten ter wereld heeft. Daarom gebruiken we een geautomatiseerde segmented flow analyzer van SEAL Analytical, speciaal aangepast voor ultralage metingen."
De SEAL AutoAnalyzer 3 (AA3) is een 4-kanaals systeem dat fosfaat meet met een lange flowcel en een detectielimiet van 2 nM. Ammoniak wordt gemeten met een JASCO-fluorometer met een vergelijkbare ultralage detectielimiet, terwijl silicaten, die in hogere concentraties voorkomen, worden gemeten met SEAL’s hoogresolutie kleurmethode.
De meetgegevens worden gebruikt om het seizoensgebonden nutriëntencircuit in het systeem te bepalen, wat helpt bij het begrijpen van de voedselwebstructuur en de effecten van wereldwijde milieu- en klimaatveranderingen.
Lage nutriëntenniveaus in de Middellandse Zee
De oostelijke Middellandse Zee (EMS) heeft een bijna unieke watercirculatie. Het oppervlaktewater (0-200 m) stroomt via de Straat van Gibraltar de Middellandse Zee binnen en vervolgens via de Straat van Sicilië naar het oostelijke deel. Naarmate het water naar het oosten stroomt, wordt het steeds zouter en daardoor zwaarder. Bij de Turkse kust koelt het water in de winter af en stroomt het onder het oppervlak terug naar Sicilië en uiteindelijk via de Straat van Gibraltar naar de Noord-Atlantische Oceaan. Deze afstromende laag bevindt zich tussen 200 m en 500 m diepte.
Fytoplankton groeit in de bovenste laag (0-200 m), omdat dit de enige laag is met voldoende licht. Deze laag ontvangt nutriënten van het aangrenzende land, rivieren en afvalwaterlozingen, en ook via aerosolen in de atmosfeer. Deze nutriënten worden door het plankton gebruikt tijdens fotosynthese. Wanneer de organismen afsterven (of worden opgegeten), zinken hun resten naar de lagere lagen en worden ze uit de EMS gespoeld. Omdat het water zo snel stroomt (het duurt slechts 8 jaar om de gehele oppervlaktelaag van de EMS te vervangen), worden nutriënten snel uit het bekken verwijderd. Het resultaat zijn zeer lage nutriëntconcentraties en een laag aantal fytoplankton – enkele van de laagste waarden wereldwijd. Prof. Krom:
"De maximale gemeten nutriëntenniveaus in de EMS zijn 250 nM fosfaat, 6 μM nitraat en 6-12 μM silicaat. Ammoniak bevindt zich vaak in het lage nanomolaire bereik. Ter vergelijking: in de Noord-Atlantische Oceaan zijn de waarden 1000 nM fosfaat, 16 μM nitraat en 20 μM silicaat, en in de Noord-Pacifische Oceaan zijn de waarden zelfs nog hoger."
Het belang van de gegevens
De lage nutriëntenniveaus leiden tot een lage biomassa aan fytoplankton en daardoor tot een lage visbiomassa. Kustgebieden ondersteunen meestal meer vis dan open zee, daarom richt het onderzoek zich op het kwantificeren en begrijpen van de nutriëntenkringloop in kustgebieden, die momenteel nog slecht bekend is. Prof. Krom:
"We willen inzichten ontwikkelen die beleidsmakers, zoals de overheid, kunnen gebruiken. Bijvoorbeeld, er is discussie over de mogelijkheid van viskwekerijen voor de Israëlische kust, en ons werk kan wetenschappelijk onderbouwde beslissingen ondersteunen over hoeveel vis het systeem kan dragen."
Tot nu toe zijn drie datasets uit de EMS verzameld, en het eerste publiceerbare artikel wordt momenteel voorbereid.
De juiste analyzer kiezen
Prof. Krom zegt:
"De belangrijkste redenen voor het kiezen van de SEAL AA3 waren de precisie, nauwkeurigheid en lage detectielimieten."
Hij werkte eerder bij het Water Research Centre in Medmenham (VK), waar hij betrokken was bij de ontwikkeling van chemische toepassingen voor Technicon AA-II autoanalyzers. SEAL Analytical bezit en produceert nu de AutoAnalyzer-serie van Continuous Segmented Flow Analyzers, waardoor Prof. Krom’s carrière al tientallen jaren verbonden is met autoanalyzers.
Bij de aanschaf van een nieuwe AA3 voor Haifa University zegt Prof. Krom:
"Tijdens een onderzoekscruise is het noodzakelijk om monsters binnen een dag te analyseren om veranderingen door conservering te voorkomen. We analyseren doorgaans 50-80 monsters per dag, dus het is handig om grote aantallen automatisch te kunnen verwerken."
Stuart Smith, president van SEAL Analytical, voegt toe:
"Veel klanten analyseren nutriëntenniveaus in zoet- en zeewater, waar hoge concentraties problematisch kunnen zijn door toenemende algenbloei en eutrofiëring. Het werk van Prof. Krom is bijzonder interessant omdat hij extreem lage niveaus onderzoekt. Het is geweldig dat onze instrumenten betrouwbaar werken aan beide uiteinden van het nutriëntenconcentratiespectrum."
