The distribution of iron and manganese in coastal sediments of the Gulf of Finland
| Title: | The distribution of iron and manganese in coastal sediments of the Gulf of Finland |
| Author(s): | Tiihonen, Rosa |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Geosciences and Geography |
| Discipline: | Geology |
| Language: | English |
| Acceptance year: | 2016 |
| Abstract: |
Recent studies have suggested that iron (Fe) and manganese (Mn) oxides may play a role in the anaerobic oxidation of methane (AOM) in brackish coastal sediments of the Baltic Sea. However, the distribution of these oxides in coastal sediments had not yet been established. In this study sedimentary Fe and Mn dynamics were studied along Pohjanpitäjänlahti which is a silled estuary and the adjacent archipelago in Uusimaa, Finland. The estuary is fed by Fiskarinjoki and Mustionjoki rivers and it discharges into the Gulf of Finland through a narrow, salinity stratified strait.
Sediment and porewater samples for chemical profiling were obtained by GEMAX™ coring, sediment slicing and Rhizon™ porewater extraction. Water samples were obtained by Limnos™ water sampler and analyzed for dissolved Fe and Mn. Concentrations of Fe and Mn and speciation of sediments were determined by sequential extraction, including a separate extraction scheme for sulfur-bound phases.
The results of this study show that the distributions of iron and manganese are heterogeneous in the coastal zone of the Gulf of Finland. Dissolved Fe concentration decreases rapidly from the river mouth due to salinity induced flocculation and sedimentary Fe concentration decreases steadily offshore. In contrast, dissolved and sedimentary Mn concentrations are highest in the deep inner basin of Pohjanpitäjänlahti. This implies internal shuttling of Mn related to redox conditions in the estuary. The Fe and Mn speciation of inshore sites is dominated by more reactive phases such as poorly-crystalline and crystalline oxides, while at offshore sites, less reactive phases such as sheet silicates are more dominant. Fe and Mn oxides are present in all study sites throughout the sediment cores which make them theoretically available for Fe-Mn- mediated AOM.
Viimeaikaisten tutkimusten mukaan raudan (Fe) ja mangaanin (Mn) oksidit voivat olla osallisena metaanin anaerobiseen hapettumiseen Itämeren rannikon murtoveden sedimenteissä. Kyseisten oksidien alueellista jakaumaa ei kuitenkaan ole aikaisemmin selvitetty. Tässä tutkielmassa raudan ja mangaanin kiertoa selvitettiin Pohjanpitäjänlahdesta ja siihen kytköksissä olevasta saaristosta. Pohjanpitäjänlahti on estuaari, johon laskevat Fiskarinjoki ja Mustionjoki. Estuaari johtaa Suomenlahteen kapean salmen kautta, minkä takia vesipatsas on vahvasti suolapitoisuuden mukaan kerrostunut.
Sedimentti- ja huokosvesinäytteet kemiallista profilointia varten tuotettiin GEMAX™-kairauksella, sedimentin viipaloinnilla ja Rhizon™-huokosvesinäytteenottimilla. Vesinäytteet otettiin Limnos™-vesinäytteenottimella ja niistä analysoitiin liuenneet Fe ja Mn. Raudan ja mangaanin pitoisuudet ja mineralogia selvitettiin osittaisuuttomenetelmin.
Raudan ja mangaanin alueelliset jakaumat osoittautuivat heterogeenisiksi Suomenlahden rannikolla. Veteen liuenneen raudan pitoisuus laskee nopeasti jokisuulta avomerta kohti suolapitoisuuden nousun myötä tapahtuvan flokkulaation johdosta. Myös pintasedimentin rautapitoisuus laskee tasaisesti kohti avomerta. Liuenneen ja sedimenttiin sitoutuneen mangaanin pitoisuudet sen sijaan ovat korkeimmillaan Pohjanpitäjänlahden syvänteessä, mikä on seurausta mangaanin hapetus-pelkistyskierrosta, johon vaikuttaa kausittainen hypoksia. Rannan läheisten näytteenottopaikkojen rauta ja mangaani ovat pääosin sitoutuneena kiteisiin oksideihin, kun taas ulapan näytteenottopaikoilla vähemmän reaktiiviset mineraalit, kuten verkkosilikaatit ovat vallitsevia. Raudan ja mangaanin oksidit ovat läsnä kaikissa sedimenttikerroksissa koko tutkimusalueella, minkä seurauksena ne olisivat teoreettisesti käytettävissä metaanin anaerobiseen hapettumiseen.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Rosa_Tiihonen_M.Sc._thesis.pdf | 4.562Mb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Science [4024]