Provenance versus weathering control on the composition of tropical river mud (southern Africa)

This study presents an integrated mineralogical-geochemical data base on fine-grained sediments transported by all major rivers of southern Africa, including the Zambezi, Okavango, Limpopo, Olifants, Orange and Kunene. Clay mineralogy, bulk geochemistry, Sr and Nd isotopic signatures of river mud, considered as proxy of suspended load, are used to investigate the influence of source-rock lithology and weathering intensity on the composition of clay and silt produced in subequatorial to subtropical latitudes. Depletion in mobile alkali and alkaline-earth metals, minor in arid Namibia, is strong in the Okavango, Kwando and Upper Zambezi catchments, where recycling is also extensive. Element removal is most significant for Na, and to a lesser extent for Sr. Depletion in K, Ca and other elements, negligible in Namibia, is moderate elsewhere. The most widespread clay minerals are smectite, dominant in muds derived from Karoo or Etendeka flood basalts, or illite and chlorite, dominant in muds derived from metasedimentary rocks of the Damara Orogen or Zimbabwe Craton. Kaolinite represents 30-40% of clay minerals only in Okavango and Upper Zambezi sediments sourced in humid subequatorial Angola and Zambia. After subtracting the effects of recycling and of local accumulation of authigenic carbonates in soils, the regional distribution of clay minerals and chemical indices consistently reflect weathering intensity primarily controlled by climate. Bulk geochemistry identifies most clearly volcaniclastic sediments and mafic sources in general, but cannot discriminate the other sources of detritus in detail. Instead, Sr and Nd isotopic fingerprints are insensitive to weathering, and thus mirror faithfully the tectonic structure of the southern African continent. Isotopic tools thus represent a much firmer basis than bulk geochemistry or clay mineralogy in the provenance study of mudrocks.

Stabilisation of precipitates of pedogenic dissolved organic matter by multivalent cations

Purpose Precipitation of dissolved organic matter (DOM) by multivalent cations is important for biogeochemical cycling of organic carbon. We investigated to which extent cation bridges are involved in DOM precipitation and how cross-links by cations and water molecule bridges (WaMB) stabilise the matrix of precipitated DOM. Materials and methods DOM was precipitated from the aqueous extract of a forest floor layer adding solutions of Ca(NO3)2, Al(NO3)3 and Pb(NO3)2 with different initial metal cation/C (Me/C) ratios. Precipitates were investigated by differential scanning calorimetry before and after ageing to detect cation bridges, WaMB and restructuring of supramolecular structure. Results and discussion Twenty-five to sixty-seven per cent of the dissolved organic carbon was precipitated. The precipitation efficiency of cations increased in the order Ca < Al < Pb, while the cation content of precipitates increased in the order Pb < Ca < Al. The different order and the decrease in the WaMB transition temperature (T*) for Al/C > 3 is explained by additional formation of small AlOOH particles. Thermal analysis indicated WaMB and their disruption at T* of 53–65 °C. Like cation content, T* increased with increasing Me/C ratio and in the order Ca < Pb < Al for low Me/C. This supports the general assumption that cross-linking ability increases in the order Ca < Pb < Al. The low T* for high initial Me/C suggests less stable and less cross-linked precipitates than for low Me/C ratios. Conclusions Our results suggest a very similar thermal behaviour of OM bound in precipitates compared with soil organic matter and confirms the relevance of WaMB in stabilisation of the supramolecular structure of cation-DOM precipitates. Thus, stabilisation of the supramolecular structure of the DOM precipitates is subjected to dynamics in soils.

Iodine-129: Sample preparation, quality control and analyses of pre-nuclear materials and of natural waters from Lower Saxony, Germany

Sample preparation procedures for AMS measurements of 129I and 127I in environmental materials and some methodological aspects of quality assurance are discussed. Measurements from analyses of some pre-nuclear soil and thyroid gland samples and of a systematic investigation of natural waters in Lower Saxony, Germany, are described. Although the up-to-now lowest 129I/127I ratios in soils and thyroid glands were observed, they are still suspect to contamination since they are significantly higher than the pre-nuclear equilibrium ratio in the marine hydrosphere. A survey on all available 129I/127I isotopic ratios in precipitation shows a dramatic increase until the middle of the 1980s and a stabilization since 1987 at high isotopic ratios of about (3.6–8.3)×10−7. In surface waters, ratios of (57–380)×10−10 are measured while shallow ground waters show with ratios of (1.3–200)×10−10 significantly lower values with a much larger spread. The data for 129I in soils and in precipitation are used to estimate pre-nuclear and modern 129I deposition densities.

Benthic foraminiferal stable isotope record from ODP Site 138-849 on the East Pacific Rise

Benthic foraminifer and delta13C data from Site 849, on the west flank of the East Pacific Rise (0°11 'N, 110°31'W; 3851 m), give relatively continuous records of deep Pacific Ocean stable isotope variations between 0 and 5 Ma. The mean sample spacing is 4 k.y. Most analyses are from Cibicides wuellerstorfi, but isotopic offsets relative to Uvigerina peregrina appear roughly constant. Because of its location west of the East Pacific Rise, Site 849 yields a suitable record of mean Pacific Ocean delta13C, which approximates a global oceanic signal. The ~100-k.y.-period climate cycle, which is prevalent in delta18O does not dominate the long-term delta13C record. For delta13C, variations in the ~400- and 41-k.y. periods are more important. Phase lags of delta13C relative to ice volume in the 41- and 23-k.y. bands are consistent with delta13C as a measure of organic biomass. A model-calculated exponential response time of 1-2 k.y. is appropriate for carbon stored in soils and shallow sediments responding to glacial-interglacial climate change. Oceanic delta13C leads ice volume slightly in the 100-k.y. band, and this suggests another process such as changes in continental weathering to modulate mean river delta13C at long periods. The delta13C record from Site 849 diverges from that of Site 677 in the Panama Basin mostly because of decay of 13C-depleted organic carbon in the relatively isolated Panama Basin. North Atlantic to Pacific delta13C differences calculated using published data from Sites 607 and 849 reveal variations in Pliocene deep water within the range of those of the late Quaternary. Maximum delta13C contrast between these sites, which presumably reflects maximum influx of high-delta13C northern source water into the deep North Atlantic Ocean, occurred between 1.3 and 2.1 Ma, well after the initiation of Northern Hemisphere glaciation. Export of high-delta13C North Atlantic Deep Water from the Atlantic to the circumpolar Antarctic, as recorded by published delta13C data from Subantarctic Site 704, appears unrelated to the North Atlantic-Pacific delta13C contrast. To account for this observation, we suggest that deep-water formation in the North Atlantic reflects northern source characteristics, whereas export of this water into the circumpolar Antarctic reflects Southern Hemisphere wind forcing. Neither process appears directly linked to ice-volume variations.

Contaminación microbiológica en ajos y suelos regados con efluentes domésticos tratados : Mendoza (Argentina)

Se presentan los resultados obtenidos de un ensayo a campo que se llevó a cabo en la Provincia de Mendoza, Argentina. El objetivo fue evaluar: a) la calidad microbiológica de los ajos regados con efluentes domésticos tratados en zanjas de oxidación y su aceptabilidad para consumo fresco y b) la contaminación residual en suelos. El ajo se cultivó en una parcela experimental regada con efluente y con agua limpia (testigo) mediante riego superficial. A partir de la cosecha se realizaron determinaciones de Escherichia coli y de Salmonella en los ajos, en tres oportunidades de muestreo, y en el suelo, en dos oportunidades. Los resultados fueron comparados con aquellos obtenidos en un estudio previo conducido en similares condiciones. Siguiendo los planes de muestreo de la Comisión Internacional para la Especificación Microbiológica de Alimentos para vegetales que se consumen crudos, se concluyó que los ajos estuvieron aptos para el consumo a los 20 días después de la cosecha y 26 días desde el último riego. No se detectó Salmonella ni en los ajos ni en los suelos.

Evaluación del rendimiento y calidad de cultivares de ajo colorado fertirrigados con nitrógeno

El objetivo de este trabajo fue diferenciar cultivares monoclonales de ajos colorados argentinos por sus características productivas, de calidad y respuesta a la fertilización nitrogenada en la región de Cuyo. Durante la campaña 2003 se realizó un ensayo en La Consulta, San Carlos, Mendoza, Argentina (950 msnm; 33° 42' S y 69° 04' W). El diseño experimental fue en franjas con parcelas divididas dispuestas en un diseño de bloques completos al azar de tres repeticiones en el cual las dosis de nitrógeno (75, 150, 225 y 300 kg de N·ha-1) incorporadas como SolUAN (30 % N) se asignaron a las parcelas principales y las subparcelas correspondieron a cinco clones de ajo: Fuego INTA, Sureño INTA, Gostoso INTA, Inco 30 y Rubí INTA. Se adicionó además un tratamiento control sin nitrógeno. En el análisis estadístico de los rendimientos (r2 = 0,81; cv%: 8,48 y p < 0,0001) se detectaron efectos significativos de las variables cultivares y dosis de fertilización nitrogenada pero no de la interacción de ambas. Se determinó que en suelos con contenidos medios de nitrógeno total (800 mg·kg-1), la dosis que maximiza los rendimientos es de 150 kg N·ha-1 en todas las cultivares salvo Gostoso cuyo valor crítico resultó mayor que el resto. El incremento de rendimiento atribuible a la fertirrigación con 150 kg N·ha-1 respecto del testigo fue: 45 % en Rubí (17,7 t· ha-1), 31 % en Fuego (15,3 t·ha-1), 19 % en Inco (15,4 t·ha-1) y 23 % en Sureño (13 t·ha-1). Gostoso aumentó un 21 % (13,8 t·ha-1) su rendimiento respecto del testigo con la dosis de 300 kg N·ha-1. El análisis de clasificación jerárquica permitió agrupar los genotipos según su potencial productivo, de mayor a menor, en tres clases: I: cv. Rubí ; II: cv. Inco 30 y cv. Fuego; III: cv. Sureño y Gostoso. La fertilización nitrogenada incrementó la manifestación de malformaciones en todas las cultivares respecto del testigo sin fertilización, excepto Sureño que presentó mayores anormalidades en el tratamiento testigo sin fertilizar.

Determinación de la relación de expansión en suelos de Mendoza (Argentina)

El objetivo fue lograr Índices de Corte ajustados a los suelos de las regiones en estudio y relacionar los mismos con determinaciones sencillas de laboratorio como volumen de sedimentación. Se observó en la región una gran disparidad de métodos para calcular el plano proyecto a obtener y la aplicación de valores de relación corte/relleno sin validación local. El trabajo se realizó en la provincia de Mendoza. Se relevaron 22 parcelas en las zonas irrigadas por los ríos Mendoza y Tunuyán. Los valores promedio de relación de expansión obtenidos, de acuerdo con el tipo de suelo, fueron: arenoso 1,04; franco 1,4; arcilloso 1,71; franco-arenoso 1,29; francoarcillo- limoso 1,71; franco-arcilloso 1,64 y franco-limoso 1,34, respectivamente.

Evaluación de las características físico-químicas y biológicas en dos suelos superficiales cultivados con pera (Pyrus communis L.) cv. Williams bajo manejo convencional

El objetivo del trabajo fue identificar las características físico-químicas y biológicas en dos suelos superficiales fertilizados con nitrógeno y enmienda orgánica en el Alto Valle de Río Negro (huertos H1 y H2). En ambos huertos se aplicó fertilizante nitrogenado durante las temporadas 2008-2009 y 2009-2010 y en H2 se aplicó estiércol de pollo. Se extrajeron muestras de suelos en primavera y otoño y se determinó: carbono orgánico total, conductividad eléctrica, cationes de intercambio, relación de adsorción de sodio y nitratos, respiración microbiana, carbono de la biomasa microbiana, actividad de la deshidrogenasa y el índice de mineralización. La concentración de carbono orgánico total, potasio y nitrógeno fueron adecuadas para la producción de pera. El comportamiento de las variables biológicas fue diferente en los huertos. En H1 fueron mayores en primavera, en ambas temporadas y el índice de mineralización fue ligeramente superior a 1 en otoño, indicando equilibrio entre la mineralización y la humificación del carbono. En H2 las mediciones biológicas fueron similares entre las estaciones como consecuencia de realizar fertilización nitrogenada (N) en primavera y en otoño. La enmienda orgánica no reflejó un aumento de la actividad biológica en primavera. La actividad microbiana y enzimática en H1 y H2 fue sensible a los cambios que ocurrieron en los suelos.

Metales pesados como indicador de impacto de un sistema ecológico fragmentado por usos de suelo, San Luis Potosí, México

La necesidad de estudiar la presencia de metales pesados en el suelo radica en su impacto como indicador de contaminación ambiental. Se determinó la presencia de Cu, Zn, Pb y Cd en suelos donde se distribuyen especies vegetales en un corredor ecológico. Entre los municipios de Soledad de Graciano Sánchez y San Luis Potosí (México) fueron establecidos 30 puntos distribuidos en cinco prácticas dominantes de usos de suelo: agropecuario, residencial rural, comercio y servicios, residencial urbano y minero. Los muestreos se realizaron en cuatro épocas durante 2009 y 2010 (verano, otoño, invierno y primavera). Se encontró un efecto significativo del uso del suelo en cuanto a los niveles de Cu (p = 0,000), Pb (p = 0,043) y Cd (p = 0,010). En el caso del Zn, el uso del suelo (p = 0,000) y la estación (p = 0,059) fueron significativos. El uso del suelo minero mostró las mayores concentraciones de metales y el agrícola las menores. Los niveles de los cuatro metales se encuentran en el rango marcado como alto por la EPA y por otras fuentes técnicas. En el caso de Pb y Cd no rebasan los estándares NOM-147- SEMARNAT-SSA1. Estos resultados reflejan el potencial indicativo del uso del suelo en la evaluación de la calidad ambiental, sin embargo, se requiere continuar con un monitoreo de metales pesados en la zona.

Caracterización de tres suelos en Hidalgo y Querétaro, México: disponibilidad y daño tóxico por arsénico en garbanzo (Cicer arietinum L.)

La presencia de arsénico (As) en suelos permite su migración hacia cultivos como el garbanzo (Cicer arietinum L.). En este trabajo se comparan contenidos de As en tres suelos de dos estados de la República Mexicana, y su acumulación en C. arietinum L. Los suelos resultaron moderadamente alcalinos, no salinos, reductores intermedios y con potenciales zeta (pZ) que indican suspensiones coloidales moderadamente estables. Con moderados contenidos de humedad y texturas franco- arcillosas, densidad aparente, capacidad de campo, agregados estables y capacidad de intercambio catiónico, significativamente diferentes y semejantes en velocidad de infiltración y espesor del horizonte A. En materia orgánica, carbono y nitrógeno son significativamente diferentes y con bajos contenidos. Existen diferencias importantes entre semillas de C. arietinum L. certificadas o no en su capacidad de germinación y desarrollo de raíces. El efecto genotóxico del As en raíces de C. arietinum L. se apreció por inducción de micronúcleos, reducción de 2,8 veces la división celular de muestras tratadas con agua con As, respecto de muestras control. Se apreció incremento de As de 9,5 veces en plántulas germinadas en suelo de El Salitre, que en suelo de Bella Vista, indicativo de migración del As. La suma de efectos de concentración de As en suelos y agua se incrementa 15,3 veces. Entre suelos de Bella Vista y Querétaro la correlación fue 2,9 veces mayor. En controles positivos los IBAs resultan 3 veces mayores que en las pruebas experimentales.

Determinación de parámetros hidráulicos en columnas experimentales de suelos del sudeste de la provincia de Buenos Aires

La cuenca del Río Quequén Grande constituye una región representativa de los sistemas agrícolas pampeanos. El acuífero en esta región es la principal fuente de abastecimiento de agua para todos los usos, lo que pone de manifiesto la importancia de desarrollar los elementos necesarios para el estudio de la movilidad de los contaminantes a través de los suelos hacia la zona saturada. El objetivo del presente trabajo fue obtener parámetros hidráulicos bajo condiciones de saturación en columnas intactas de distintos tipos de suelos de la región, contemplando suelos de uso agrícola y natural. Se estudiaron dos series de suelo: Serie Azul y Serie Semillero Buck, con muestras tomadas en dos sectores próximos a las localidades de Lobería y La Dulce, respectivamente. Las columnas fueron eluidas con una solución acuosa de iones cloruro y se midió el incremento progresivo de conductividad. A partir de las curvas de arribo obtenidas, se ajustó la ecuación de transporte, obteniendo los valores de dispersividad y porosidad. Dichos parámetros no presentaron diferencias significativas según el uso para los suelos de Lobería, de textura franco arcillosa, indicando que la labranza no produciría modificaciones evidentes en el perfil del suelo. En La Dulce, donde los suelos poseen una textura más arenosa, los parámetros variaron según el uso del suelo, presentando una mayor dispersividad y menor porosidad del suelo bajo explotación agrícola extensiva.

Comparación del poder de neutralización de enmiendas calcáreo-magnésicas en suelos de la Pampa llana santafesina

El objetivo de este trabajo fue comparar el poder de neutralización de enmiendas calcáreo- magnésicas y evaluar su efecto sobre el complejo de intercambio catiónico en suelos de la pampa llana santafesina. Para ello, se aplicaron tres enmiendas (caliza, dolomita y enmienda mezcla) a dos dosis (neutralización del 100% y 150% del hidrógeno de intercambio). Se evaluó: pH actual, pH potencial, hidrógeno, calcio y magnesio intercambiable luego de 60 días de incubación. El pH actual no mostró diferencias entre dosis, mientras que el incremento de pH de las enmiendas fue caliza > dolomita > mezcla. El pH potencial fue más sensible al tipo de enmienda y dosis. Todos los tratamientos redujeron el nivel de insaturación, aunque ninguno neutralizó la totalidad del hidrógeno intercambiable. En relación con el calcio intercambiable, todos los tratamientos produjeron aumentos y la mayor saturación cálcica se obtuvo con la aplicación de caliza o enmienda mezcla con la dosis necesaria para neutralizar 1,5 veces el hidrógeno intercambiable. En cuanto al magnesio, las enmiendas dolomita y mezcla aumentaron significativamente el contenido independientemente de la dosis. La información aquí presentada es de utilidad para la prescripción de enmiendas calcáreo- magnésica en los suelos de la Pampa llana santafesina.

Western Arabian Sea SST estimation

Millennial-scale records of planktonic foraminiferal Mg/Ca, bulk sediment UK37', and planktonic foraminiferal d18O are presented across the last two deglaciations in sediment core NIOP929 from the Arabian Sea. Mg/Ca-derived temperature variability during the penultimate and last deglacial periods falls within the range of modern day Arabian Sea temperatures, which are influenced by monsoon-driven upwelling. The UK37'-derived temperatures in MIS 5e are similar to modern intermonsoon values and are on average 3.5°C higher than the Mg/Ca temperatures in the same period. MIS 5e UK37' and Mg/Ca temperatures are 1.5°C warmer than during the Holocene, while the UK37'-Mg/Ca temperature difference was about twice as large during MIS 5e. This is surprising as, nowadays, both proxy carriers have a very similar seasonal and depth distribution. Partial explanations for the MIS 5e UK37'-Mg/Ca temperature offset include carbonate dissolution, the change in dominant alkenone-producing species, and possibly lateral advection of alkenone-bearing material and a change in seasonal or depth distribution of proxy carriers. Our findings suggest that (1) Mg/Ca of G. ruber documents seawater temperature in the same way during both studied deglaciations as in the present, with respect to, e.g., season and depth, and (2) UK37'-based temperatures from MIS 5 (or older) represent neither upwelling SST nor annual average SST (as it does in the present and the Holocene) but a higher temperature, despite alkenone production mainly occurring in the upwelling season. Further we report that at the onset of the deglacial warming, the Mg/Ca record leads the UK37' record by 4 ka, of which a maximum of 2 ka may be explained by postdepositional processes. Deglacial warming in both temperature records leads the deglacial decrease in the d18O profile, and Mg/Ca-based temperature returns to lower values before d18O has reached minimum interglacial values. This indicates a substantial lead in Arabian Sea warming relative to global ice melting.

Biochar and compost effects on mobility of Cu and other soil parameters and plant growth

A pot experiment was conducted to determine the effects of three biochars and compost on plant growth and the immobilisation of Cu in a contaminated soil obtained from a former wood preservation site in the Gironde County Saint Médard d'Eyrans, France (N 44° 43.353, W 0° 30.938). To assess Cu mobility, amended soils were analysed using CaCl**2 leaching tests pre- and post-incubation, and post-growth. Amended and unamended soils were planted with sunflower, and the resulting plant material was assessed for yield (mass and height) and Cu concentration. All amendments significantly reduced leachable Cu compared to the unamended soil, however, the greatest reductions in leachable Cu were associated with the higher biochar application rate. The greatest improvements in plant yields were obtained with the higher application rate of biochar in combination with compost. pH, DOC, EH were measured in soils to help explain the leaching and plant growth trends. Soil pore water was collected during plant growth and analysed for metal concentration, pH and EH. Prior to treatment, background analyses were carried out on the soil and individual amendments (including PAH + metal concentrations measured by gas chromatography mass spectrometry and ICP-AES respectively).