Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

138

Introduction

A major characteristic of a seawater sample containing colloidal

particles is its intrinsic instability due to continuing aggregation pro-

cesses and microbial activity. Sampling and sample processing should

be shortened as much as possible (1). The electrochemical particle

analysis, being direct, rapid and simple, meets these requirements and

also offers the possibility of single particle analysis (2,3).

Electrochemical adhesion sensor enables direct and simple recording

of attachment signals (millisecond duration) of reactive particles in

seawater samples over a time interval. A simple biological standard (a

cell suspension) can be used for calibration (4).

Material and methods

The electrochemical technique is based on the chronoamperometric

measurement of single events and attachment and spreading of surfa 

c 

e 

-

a 

c 

t 

ive particles at the dropping mercury electrode/seawater interfa 

c 

e 

.

This is a modification of a widely used polarographic technique for

measurements of surfa 

c 

e 

- 

a 

c 

t 

ive organic matter in aquatic environment. 

Laboratory culture of the marine nano?agellate Dunaliella terti-

olectaButcher was used as a source of model particles. Dunaliella ter-

tiolectacells (6-10 µm) do not possess a cell wall, only a ?exible outer

membrane, and because of that behave as ?uid particles. 

Results and discussion

Adhesion of reactive organic microparticles at the electrode result in

attachment signals of millisecond duration. Characteristic electrical

signals appearing as sharp spikes on current-time curves are the result

of random attachment of surface-active particles. The attachment sig-

nals appear at irregular intervals and with different amplitudes. The

amplitudes of attachment signals re?ect particle size, while the aver-

age signal frequency is directly proportional to the particle concentra-

tion in a sample. To interpret the recorded I-t curves in terms of parti-

cle abundance in the sample we conducted the series of calibrating

experiments using suspensions of Dunaliella tertiolectacells in sea-

water under identical experimental conditions. The plots of frequency

of attachment signals as function of cell density are used as calibration

curve. The calibration curves are used to determine the abundance of

surface-active particles (

=

 1 µm). 

Monitoring of reactive particle abundance in Northern Adriatic was

undertaken after the dramatic event of massive macroaggregation in

summer 1997 (5). Figure 1a presents the depth distribution of

microparticles at an off-shore station in Northern Adriatic in July 1997

and in the same period 1998 (6). The range of particle abundance in

1997 is an order of magnitude higher than in the same period during

summer 1998 (figure 1b). 

Maximum microparticle concentration in seawater before the phe-

nomenon reached 5x10

7

/l which can be taken as a critical treshold for

the onset of the macroscopic phase formation (3). 

Bibliographic references 

1 - Buffle J. and Leppard G.G., 1995. Characterization of aquatic colloids

and macromolecules. 2. Key role of physical structures on analytical

results,Environ. Sci. Technol., 29: 2176-2184.

2 – Zutic V. and Svetlicic V., 2000. Interfacial processes. In:Wangersky

P. (ed.), The handbook of environmental chemistry, vol.5 part D.

Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, pp.149-165.

3 – Zutic V., Svetlicic V., Ivosevic N. and Kovac S. Link between

aggregation and interfacial processes: Physico-chemical basis of

magroaggregate formation in Northern Adriatic, UNEP/MAP Tech.

Reports Series, Athens, in press.

4 – Kovac S., Kraus R., Gecek S. and Zutic V., 2000. Cell suspension as

a Model System for Electrochemical Analysis,Croat. Chem. Acta, 73:

279-291.

5 – Degobbis D., Fonda-Umani S., Franco P., Malej A., Precali R. and

Smodlaka N., 1995. Changes in the Northern Adriatic ecosystem and the

hypertrophic appearance of gelationous aggregates,Sci.Tot. Environ.,

165: 43-58.

6 – Croatian national monitoring program “Systematic study of the

Adriatic Sea as the basis for sustainable development of Republic of

Croatia”, 1998-

Figure 1a. Depth distribution of microparticle concentration (N)

in seawater samples from a Northern Adriatic station (SJ 107;

45°02.8’N, 13°19.0’E) (5).

Figure 1b. Comparision of frequency distributions of organic

microparticle concentrations in Northern Adriatic in summers

of 1997 and 1998. The seawater samples were taken at stan-

dard depths at six equidistant stations along the transect

Rovinj (Istrian coast) - the Po delta (5).

MONITORING OF REACTIVE MICROPARTICLES DISTRIBUTION IN THE NORTHERN ADRIATIC SEA 

S. Kovac*, N. Ivosevic, R. Kraus, V. Zutic, V. Svetlicic

Center for Marine and Environmental Research, Rudjer Boskovic Institute, Zagreb, Croatia 

kovac@rudjer.irb.hr

Abstract

The purpose of this study is monitoring of reactive microparticles in seawater and design of an early warning system for critical evolution

in particle aggregation. Dropping mercury electrode was used as the adhesion sensor for the monitoring of microparticles distribution in

the seawater samples from the Northern Adriatic Sea. The technique we used was chronoamperometry of oxygen reduction at the potential

of maximal attraction. Dunaliella tertiolectacells were used as model particles. 

Keywords: Adriatic Sea, electrochemistry, monitoring, particle aggregation