Lecture 312.755Chemical Speciation cont.
Note: Review paper Vraspir and Butler 2009
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Some general paper topic areas
Specific geochemistry of element(s)
Sources/sinks (rivers, dust, hydrothermal, sedimentary)
Influences of metal(s) on primary productivity or other biological processes
Paleoclimate (Cd Zn other tracers in biominerals)
Ancient Ocean/Co-Evolution of Ocean Chemistry and Life
Analytical approaches
Metalloenzyme(s)  and the relationship(s) to biogeochemical function/processes
Policy of Iron Fertilization and other climate mitigation proposals
Marine Pollution
Redox processes
Toxicology
Application of Modeling Studies
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Morel, Allen, Saito, Treatise on Geochemisrty 2003
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Inorganic Analytical Approaches
Graphite Furnace Atomic Absorption Spectroscopy (GF-AAS)
Older technique, often coupled with solvent extraction, not used asmuch anymore
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)
Flow Injection/Chemiluminescence/Spectrophotometry
Electrochemistry (Voltammetry)
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Types of Electrochemical Analyses
Cathodic Stripping Voltametry (Fe, Co, Ni, Zn, Cu)
Hanging Mercury Drop Electrode (CSV-HMDE)
Preconcentrates using adsorption of a metal-Lsynthetic complex
Reduces the metal (and in some cases the ligand) to generate signal
e.g. -0.6V to -1.4 V
Anodic Stripping Voltametry  (Zn, Cd, Pb)
Thin Film Mercury Rotating disk  electrodes (ASV TF-RDE)
Preconcentrates using adsorption of elemental metal holding a reductionpotential
No synthetic Ligand needed
Oxidizes the metal to achieve signal
e.g. -1.4 to -0.4 V
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Bruland 1988
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Calibration of the Synthetic Ligand with EDTA
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Kinetics of Competitive Ligand Exchange
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To actually calculate ligand concentrations, and Kcond titration data is analyzed usingScatchard plots or van den Berg/Ruzic plot, or non-linear fitting
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From Vraspir and Butler 2009
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IronBloom
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In culture, copper ligands are produced by cyanobacteriaMoffett and Brand, Limnol Oceanogr, 1996
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Cobalt ligands in seawater have a biological source(Production of ligands in a Synechococcus feature in the Costa Rica Upwelling DomeSaito et al., Limnol Oceanogr  2005)
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From Buck and Bruland 2007The physiochemical speciation of dissolved ironin the Bering Sea, AlaskaLimnol Oceanogr, 2007
“These observations suggest that thephytoplankton community is readily able toaccess dissolved Fe from the FeL1 complex,resulting in excess L1 between dissolved Feand L1 ligand concentrations in samples withintermediate dissolved Fe, and this is aseemingly ubiquitous feature of dissolved Fecycling in the marine environment.”
FeLas a nutritional source?
How do phytoplankton acquire iron andother bioactive metals?
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