ATMOSPHERIC 

210

PB FLUXES DUE TO SAHARAN DUST INPUT 

TO THE NORTHWESTERN MEDITERRANEAN SEA

Garcia–Orellana J.

1*

, Masqué P.

1,2

, Avila A.

3

, Bruach J.M.

1

and Sanchez–Cabeza J.A.

1,2

1

Grup de Física de les Radiacions - Departament de Física, 

2

Institut de Ciència i Tecnologia,  Ambientals (ICTA), 

3

Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals (CREAF)

Universitat Autònoma de Barcelona, Spain -  * Jordi.Garcia@uab.es

Abstract

One of the fundamental parameters needed in geochemical models of 

210

Pb, a well known radiotracer of particle transport in the marine

environment, is its atmospheric ?ux. The Mediterranean Sea is an area affected by events that inject large amounts of Saharan dust to the

atmosphere that can significantly contribute to the atmospheric ?ux of nutrients, metals and other substances, including 

210

Pb. In this work

we have evaluated the annual ?ux of 

210

Pb due to Saharan dust events registered in bulk deposition in the Montseny area, north of

Barcelona, yielding a value of ca. 26 Bq·m

-2

. This ?ux represents a fraction of about 20% of the total atmospheric deposition of 

210

Pb in

the area.

Keywords: 210Pb, atmospheric ?ux, Saharan dust, Northwestern Mediterranean

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

200

The Mediterranean area is globally affected by events that inject

large amounts of dust originated in North Africa to the atmosphere.

Saharan dust introduces large quantities of nutrients (N, P, Fe), key

elements (C) and pollutants (metals, organic compounds,

radionuclides) in the water column that can alter the biogeochemical

processes of this ecosystem (1). These events (“red rain”) are

relatively frequent: it is estimated that, in average, their frequency is

3 events per year in NE Spain (2). The source regions providing this

dust are, by order of importance, the Moroccan Atlas, the Western

Sahara and central Algeria.

210

Pb (T

1/2

= 22.3 y) is a member of the 

238

U decay series widely

used as a tracer of biogeochemical processes in the oceans (3, 4). It is

introduced to the Earth surface after decay of 

222

Rn exhaled from the

continental crust, mainly by wet deposition. The atmospheric ?ux of

210

Pb in the Northwestern Mediterranean is estimated to range

between 80 and 130 Bq·m

-2

·y

-1

(5, 6, 7 and unpublished data).

Saharan dust inputs may significantly contribute to the 

210

Pb

atmospheric ?ux. In this work we have evaluated the fraction of 

210

Pb

due to Saharan dust events that has been deposited in the Montseny

area (north of Barcelona) during the period 1983-2000. Bulk

deposition was sampled weekly by using open collectors consisting of

4 polyethylene funnels of 19 cm diameter connected each to a 10 L

polyethylene bottle. A total of 110 samples were identified from the

filtration of bulk deposition during red rain events. Dust deposition

was highly variable from year to year. Indeed, five events accounted

for 70% of total dust deposition in the 17-yr record. Avila et al.(8)

determined the annual dust deposited in the area to be, in average, 5.3

g·m

-2

·y

-1

. This value is low if it is compared with areas where dust

storms are more important, such as Central and Eastern

Mediterranean Sea where the average deposited annual mass ?uxes

are estimated to be 12 and 35 g·m

-2

·y

-1

, respectively (1)

The 

210

Pb specific activities ranged from 0.77 ±0.07 to 8.0 ±0.5

kBq·kg

-1

, with a mean value of 4.8 kBq·kg

-1

. Calculated 

210

Pb ?uxes

vary from 0.25 ±0.05 to 153 ±8 Bq·m

-2

per event. The average of the

annual atmospheric ?ux of 

210

Pb associated to Saharan dust inputs

was estimated to be about 26 Bq·m

-2

·y

-1

. In a companion paper (this

volume) we show that total 

210

Pb inventories in soils collected in the

Western Mediterranean correlate with rainfall. Using that, we

estimated that 

210

Pb deposition in the Montseny area is of the order of

120 Bq·m

-2

·y

-1

. Therefore, the 

210

Pb ?ux associated to Saharan dust

deposition accounts for about 20%.

Some of the implications of this finding are: 

i. 

210

Pb atmospheric deposition studies in the Mediterranean area

should take into account large time intervals as Saharan dust events

are highly irregular.

ii 

210

Pb atmospheric deposition due to dust in areas where

precipitation is very low and there are large ?uxes of Saharan dust

(such as Central and Eastern Mediterranean Sea) is relevant.

iii. Large inputs of 

210

Pb associated to individual dust events have to

be considered when using 

210

Pb as biogeochemical tracer in the water

column.

Fig. 2. 

210

Pb ?uxes on atmospheric samples analysed.

References

1-Guerzoni, S., Chester, et al.,1999. The role of atmospheric deposition

in the biogeochemistry of the Mediterranean Sea. Prog. Oceanog., 44:

147-190.

2-Martin-Vide, J. and Moreno, C., 1985. Les pluges de fang a Barcelona,

Rev. Cat. Geog.,1: 60-70.

3-Bacon, M.P., Spencer, D.W. and Brewer, P.G., 1976. Pb-210/Ra-226

and Po-210/Pb-210 disequilibria in seawater and suspend particulate

matter. Earth Planet. Sci. Lett.32: 277–296.

4-Radakovitch, O., Sanchez-Cabeza, J.A., et al.,2003. Meso- and small-

scale variations of 

210

Pb ?uxes on the Nortwestern Mediterranean

continental margins. Cont. Self Res.23: 693-715.

5-Sanchez-Cabeza, J.A., Masqué, P. et al.,1999. 

210

Pb atmospheric ?ux

and rowth rates of a microbial mat from the Northwestern Mediterranean

Sea (Ebro River Delta). Environ. Sci. Technol33: 3711-3715.

6-Balkanski, Y.J., Jacob, D.J. and Gardner, G.M., 1993. Transport and

residence times of continental aerosols inferred from global three –

dimensional simulation of 

210

Pb. J. Geophys. Res. 98: 20573-20586.

7-Preiss, N., Melieres, M.-A. and Pourchet M., 1996. A compilation of

data on lead-210 concentration in surface air and ?uxes at the air – surface

and water – sediment interfaces. J. Geophys. Res. 101: 28847-28862.

8-Avila A., Queralt I., et al.,., 1996. African dust over Northeastern

Spain: mineralogy abs source regions Pp. 201-205. In:Guerzoni and R.

Chester (ed.), The impact of desert dust across the Mediterranean.

Academic Publishers, Dordrecht.

Fig. 1. Dust deposition per year during the studied period 1983 -2000.