SPATIAL AND TEMPORAL DISTRIBUTION OF HEAVY METALS IN DOWNWARD 

PARTICULATE MATTER FROM THE NORTHWESTERN ALBORÁN SEA

Mohamed El Khatab*, Albert Palanques, Pere Puig

Institut de Ciències del Mar (CSIC), Passeig Marítim de la Barceloneta, 37-49, 08003 Barcelona, Spain - *elkhatab@icm.csic.es

Abstract

Metal concentrations in settling particles within and around the Guadiaro submarine canyon were analysed to study spatial and temporal

distribution of metals in the northwestern Alborán Sea. Ni, Cr, Al and Fe were associated to lithogenic components, whereas the Zn and

Pb were related to the biogenic components. The heavy metals content decreases down-canyon and an important transfer towards the

Western adjacent slope at the channel depth occurs, probably due to the alimentation from other canyons. 

Keywords: particulate metal ?uxes, Guadiaro submarine canyon.

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

191

Introduction

The FLUXALB project was conducted in the Guadiaro canyon and

its adjacent continental slope. The main objective was to determine

the vertical ?uxes of particulate matter on the northwestern Alboran

Sea, their composition, their spatial and temporal variability and the

main processes controlling their variability. Previous studies have

provided information of dissolved and particulate heavy metals (1),

however, the seasonal variability of metal ?uxes and contents in the

settling particulate matter had not been studied before. 

Sampling area and Methodology

Downward particulate matter was collected by means of five

Technicap PPS3 sequential sediment traps (2) installed in three

mooring sites. One of the moorings was deployed inside the Guadiaro

canyon, at 592 m depth, with one sediment trap installed 25 m above

the sea?oor (5°10.135´W, 36°11.595´N). A second mooring was

deployed at 717 m depth, in the Guadiaro channel (5°11.61’W,

36°09.30’N), equipped with three sediment traps located at 135, 500

and 692 m depth respectively. A third mooring site was located at the

open slope westward from the Guadiaro canyon (5°11.61’W,

36°08.39’N) at 720 m water depth with a sediment trap 25 m above

bottom. The total sampling period comprised of 348 days. 

The total sample was divided following the method described by

(2). To analyse the heavy metal content, particulate matter samples

were totally digested according to (3). MESS-3 was used as a

Certified Reference Material (National Research Council Canada).

Two major elements (Al and Fe) were analysed by inductively

coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES), whereas

four trace elements (Cr, Ni, Zn and Pb) were determined by

inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

Results and discussion

Mean heavy metal contents in the downward particulate matter of

the Guadiaro canyon and its western adjacent slope are shown in

Table 1. During the autumn-winter period, the concentration of Al, Fe,

showed an increasing trend. During this period there were two

Guadiaro river avenues that produced significant increases of total

mass ?uxes. In the first event (late December) there was not a

significant metal increase, but in the second (early February) there

was an important increase of Ni and Cr contents (around twice) and

also a slight increase of Fe and Al. This second avenue coincided with

a storm, suggesting that the increases of Ni and Cr were produced by

resuspension of shelf sediments that have high contents of these

metals. The more general Al and Fe increases are more related to the

increase of lithogenic inputs produced by the stronger wave climate

during the winter season. During the spring-summer period, the Al

and Fe contents decrease indicating a reduction of terrigenous input as

a consequence of lower river discharge and the absence of storms in

this season. This decrease is more evident in the settling particulate

matter of the most superficial level (135 m depth) at the channel site.

During summer, a maximum of Zn content was recorded (end of

August of 1998). This increase of Zn concentration was not associated

to any river avenue, storm or mass ?ux increase. The positive

correlation of Zn and Pb with OC and biogenic silica, and the negative

correlation of Zn with Al, indicate that Zn and Pb are mainly

associated to biological components.

Near the bottom along the canyon axis, the mean Cr, Ni, Fe and Al

contents tend to decrease with depth between the canyon and the

channel sites, whereas, the Zn and Pb contents increase as well as

organic matter and biogenic silica content. This indicates the decrease

of the in?uence of the terrigenous components versus biogenic

components down canyon.

Near the bottom, at the open slope, the mean heavy metal contents

were slightly higher than those of the Guadiaro channel at the same

depth during autumn-winter, which could be related to particulate

matter inputs from the western adjacent submarine canyon (La Línea

canyon).

Conclusion

In the study zone, Ni, Cr, Al and Fe were clearly associated to

terrigenous components, whereas Zn and Pb to the biogenic

components. The storm-river avenue episodes produce increases in

terrigenous metals like Cr and Ni. Zn increases were associated to

biological productivity blooms that occurred during spring and

summer.

References

1-Van Geen A., Boyle E. A., 1990. Variability of trace metal ?uxes

through the Strait of Gibraltar: Paleogeo. Paleocli. Paleoeco.,89: 423-426.

2-Heussner S., Ratti C. and Carbonne J., 1990. The PPS 3 time-series

sediment trap and the trap sample processing techniques used during the

ECOMARGE experiment. Cont. She. Res.,10: 943-958.

3-Puig P., Palanques A., Sánchez-Cabeza J.A., and Masqué P., 1998.

Heavy metals in particulate matter and sediments in the southern

Barcelona sedimentation system. Mar. Chem.,63: 311-329.

Table 1. Mean contents of trace metals in particulate matter recollected

by sediment traps in the study area