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Iron oxide solubility in artificial seawater in the presence of siderophores and humic substances

Monika Laux

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Chemie

Betreuer*in

Regina Krachler

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DOI

10.25365/thesis.34993

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29289.98405.180755-8

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Huminstoffe werden seit vielen Jahren wissenschaftlich untersucht. Dennoch bleibt die Charakterisierung schwierig, da nach wie vor keine Strukturformeln bekannt sind. Auch hinsichtlich ihrer Funktion in biologischen Systemen gibt es nach wie vor Unklarheiten. Besonders die Bedeutung für den biogeochemischen Eisenkreislauf ist umstritten. Eisen spielt in den oberflächlichen Schichten der Ozeane eine wichtige Rolle, da es in weiten Teilen den limitierenden Faktor für die Primärproduktion des Phytoplanktons darstellt. Diese Stellung als limitierender Faktor rührt daher, dass Eisen(III) im Meerwasser nur eine geringe Löslichkeit aufweist. Organische Verbindungen terrestrischen und ozeanischen Ursprunges können diese Löslichkeit erhöhen. In dieser Arbeit wurden die Versuche zur Charakterisierung von Huminstoffen aus Feuchtgebieten und deren Eisentragfähigkeit von Krachler et al., Kittinger und Plessl fortgeführt. Dazu wurden zwei natürliche Wasserproben aus Hochlandmooren in Nordschottland und Oberösterreich untersucht. Des Weiteren wurden zwei kommerziell erhältliche Referenzsubstanzen aus einem Sumpfgebiet in Georgia und einem Trinkwasserreservoir in Norwegen analysiert. Dabei kam ein mehrstufiges Experiment zum Einsatz: Nach dem Ausfällen von in Meerwasser nicht löslichen Anteilen erfolgte eine Trennung mittels einer Größenausschlusschromatographie in mehrere Fraktionen, die anschließend getrocknet und erneut in künstlichem Meerwasser gelöst wurden. Ein marines Siderophor wurde ebenfalls in künstlichem Meerwasser gelöst und mit allen Proben wurden Löslichkeitsversuche durchgeführt, die die Bedingungen im offenen Ozean simulieren sollten. Die Bestimmung der Eisenlöslichkeit erfolgte mit Gammaspektroskopie nach Zusatz eines 59Fe Tracers. Die Ergebnisse zeigen, dass die Werte für die Komplexbildungskonstanten der Eisen-Huminstoffkomplexe gerade so weit unter jenem des Siderophors liegen, dass ein entscheidender Beitrag der terrestrischen Huminstoffe zum bioverfügbaren Eisenreservoir im Ozean wahrscheinlich ist, aber trotzdem ein Ligandenaustausch mit Siderophoren als Aufnahmemechanismus nahe liegt.

Abstract

(Englisch)

Humic substances have been subject of scientific investigation for many years. Nevertheless characterizations stay difficult, because there are no structural formulas known yet. Also in respect of their biological function there are still ambiguities. Especially the significance for the global biogeochemical iron cycle is under controversial discussion. Iron plays a vital role in the euphotic zone of the ocean, since it represents the limiting factor for primary production of phytoplankton in wide regions. This is due to the limited solubility of iron(III) in seawater. Terrestrial-derived and marine organic compounds are capable of enhancing this solubility. With this thesis I continued the experiments made by Krachler et al., Kittinger and Plessl, who tried to characterize humic substances from wetlands and their capacity to act as an iron carrier. For this purpose two natural water samples from peat land run offs from northern Scotland and Upper Austria were investigated. Moreover two commercially available reference substances from a swamp in South Georgia and a drinking water reservoir in Norway were analyzed. In this case a multistage experiment was deployed. After precipitation of the fraction not soluble in seawater, further separation was conducted by size exclusion chromatography. The resulting fractions were dried and re-dissolved in artificial seawater. A marine siderophore was dissolved in artificial seawater as well. With all samples experiments were performed, which intended to simulate the conditions of the open ocean. The iron solubility was determined using gamma spectroscopy after addition of a 59Fe tracer. The results show that the values for the complex formation constants of the humic substances are just below the value of the siderophore. This suggests a significant contribution of the terrestrial humic substances to the bioavailable iron reservoir. But still a ligand exchange with siderophores is a possible uptake mechanism.

Autor*innen

Monika Laux

Haupttitel (Englisch)

Iron oxide solubility in artificial seawater in the presence of siderophores and humic substances

Paralleltitel (Deutsch)

Löslichkeit von Eisenoxid in künstlichem Meerwasser in der Gegenwart von Siderophoren und Huminstoffen

Publikationsjahr

2014

Umfangsangabe

96 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Regina Krachler

Klassifikationen

35 Chemie > 35.31 Anorganische Analyse ,

35 Chemie > 35.49 Anorganische Chemie: Sonstiges

AC Nummer

AC12189146

Utheses ID

31031

Studienkennzahl

UA | 066 | 862 | |

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