Rapp. Comm. int. Mer Médit., 36,2001

145

Introduction

Dissolved organic matter (DOM) in the ocean is the largest pool of

organic carbon in aquatic environments, and as such represents a major

reservoir of reactive carbon in the global carbon cycle. While riverine

inputs of terrestrial humic substances provide DOM enrichments in estu-

arine and coastal zones, they still can be regarded as localized sources, rep-

resenting a probably insignificant contribution to the marine DOM on a

global scale. By contrast, biological production, which can significantly

contribute to the in situDOM formation, is rarely documented or quanti-

fied (1).

Fluorescence spectroscopy has been suggested as an useful approach to

investigate the behavior of DOM in marine and estuarine waters (2). The

same technique has been recently proposed to evaluate the phytoplankton

production of extracellular organic matter (EOM) in laboratory experi-

ments (3,4). In the present investigation DOM was studied in the estuarine

system of the River Po using ?uorescence spectroscopy.

Since relationships linking the nutrient loads carried by the Po River

with the amounts of organic matter involved in the mucilage formation are

still unclear (5), field and laboratory investigations have been coupled in

this study to evaluate interactions between trophic potential and phyto-

plankton EOM production.

Methods and Materials

Surface water samples were collected from eight stations in the estuar-

ine mixing zone (riverine St.0 and marine St. 1 to 7) with a salinity range

of 0.2-35 psu. DOM was analyzed by synchronous ?uorescence spec-

troscopy in unconcentrated filtered samples using a Spex FluoroMax spec-

tro?uorimeter (4). Fluorescence intensity maxima were recorded in the

excitation wavelength band of 340-350 nm with 25 nm

??

. Dissolved

phosphorus (DP) and total dissolved nitrogen (TDN) were analyzed to

characterize the nutrient content using a Tracs 800 autoanalyzer.

Chlorophyllawas measured in situat marine stations using a Sea Tech ?u-

orimeter connected with a multiparameter Idronaut probe. 

Laboratory experiments were undertaken to monitor the EOM produc-

tion in the samples from marine stations (St. 1-7; 10.1-35 salinity range).

The unfiltered samples containing the natural phytoplankton were incubat-

ed without any further enrichment and subsamples were taken for the ?u-

orimetric characterization of the extracellular medium according to previ-

ously described procedures (4).

Results and Discussion

The analyzed concentrations are plotted in Fig. 1 as a function of salin-

ity.As previously found in most estuarine waters (2,4), the ?uorescence

intensity in the humic-like band was found to decrease linearly with salin-

ity (r

2

=0.97), thus behaving as a good tracer of the terrestrial DOM in

marine waters. Linear relationships were also found between salinity and

dissolved P, N and Chl a(r

2

=0.98, 0.99, 0.94, respectively). While it seems

clear that the trophic potential of Po River input can control the productiv-

ity of the marine system, no evidence can be provided by these results for

any increased production of organic matter of autochthonous origin.

In laboratory experiments undertaken on natural phytoplankton, ?uores-

cence intensity was observed to linearly increase over time in all the incu-

bated samples. The production rate of EOM was higher in the lower salin-

ity samples (3.1, 2.6 FU/day, St. 1 and 2 respectively), while lower values

(in the 0.9-1.4 FU/day range) were measured in the higher salinity samples

(St.3-7, sal.>25 psu) which were characterized by significantly lower nutri-

ent levels (Fig.1). 

To confirm the relationship found between trophic level and EOM pro-

duction, a further experimental evaluation was made during the incubation

(day 19) by enriching one (St.6, 33 psu) from the last group of samples

with algal culture medium (CM).

In Fig.2, where some of the incubated samples (St.3, 5, 6, 7) are com-

pared, a significant change in the EOM production rate can be observed in

sample 6 after the CM enrichment. According to the highest nutrient level,

the measured new rate (6 FU/day) was largely exceeding all the others.

Fig. 1 - DOM and nutrients as a function of salinity

Fig. 2 - EOM production over time in untreated and nutrient enriched

(+CM) samples

Our results suggest that the Po River input, as a nutrient source, can

largely affect the potential of autochthonous DOM production in North

Adriatic waters. Since in estuarine waters the concentrations of both ter-

rigenous DOM and parameters stimulating algal growth and EOM enrich-

ment are generally following the same dilution trend, coupling laboratory

experiments with field-based investigations can be an useful approach to

study the potential contribution of phytoplancton to the DOM pool.

References

1. Chen FR, Bada JL ,1992. The ?uorescence of dissolved organic matter in

seawater.Mar. Chem.37: 191-221

2. De Souza Sierra MM, Donard OX, Lamotte M, 1997. Spectral identification

and behavior of dissolved organic ?uorescent material during estuarine mixing

processes.Mar. Chem., 58: 51-58.

3. Mingazzini M, Colombo S, Ferrari GM, 1995. Application of

spectro?uorimetric techniques to the study of mucilages in the Adriatic Sea:

preliminary results. Sci. Total Environ.165: 133-144.

4. Mingazzini M, 2000. Synchronous ?uorescence spectra as chemical tracers

to monitor the organic matter dissolved in North Adriatic waters. In:

Mediterranean Ecosystems: Structures and Processes. (Faranda F.M.,

Guglielmo L., Spezie G. Eds.) Ch.16: 115-122, Springer Verlag.

5. Rinaldi A, Vollenweider RA, Montanari G, Ferrari CR, Ghetti A, 1995.

Mucilages in Italian seas: the Adriatic and Tyrrhenian Seas, 1988- 91. Sci.

Total Envir.165: 165-183.

DISSOLVED ORGANIC MATTER AND NUTRIENT ENRICHMENT IN THE ESTUARINE MIXING ZONE OF

THE PO RIVER DELTA (ITALY)

Mingazzini M.

1*

, Onorato L.

1

, Ferrari C.R.

2

1

Istituto di Ricerca Sulle Acque, C.N.R., Brugherio (Mi), Italy - mingazzini@server-mi.irsa.rm.cnr.it

2

ARPA Emilia-Romagna, Struttura Oceanografica Daphne, Cesenatico (Fo), Italy

Abstract

Dissolved organic matter (DOM) was investigated in the estuarine mixing area of the Po River-Adriatic Sea. The linear decreasing trend

which was observed with salinity underscored the role of riverine input as a major source of humic-type DOM. However, laboratory

experiments undertaken on field samples to evaluate the contribution of phytoplankton to the DOM showed an increased extracellular

production following nutrient enrichments. These results suggest that the Po River input can be regarded not only as a direct source of

terrigenous DOM, but also as a trophic source enhancing the potential of autochthonous DOM production in North Adriatic waters.

Key-words: Dissolved Organic Matter, Extracellular Organic Matter, estuarine waters